KR101863499B1 - 요크와 별도의 프레임을 가지는 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스피커는, 상부가 개방된 원통형의 요크; 상기 요크의 내측 바닥면에 고정되는 마그네트; 상기 마그네트의 상면에 고정되는 플레이트; 상기 요크의 내주연과 상기 마그네트 및 플레이트의 외주연 사이에 배치되는 보이스코일; 상기 플레이트의 상부에 배치되고 상기 보이스코일이 고정되는 진동판; 및 상부가 개방되고, 상기 요크, 상기 보이스코일, 상기 진동판을 수용하는 수용공간을 가지며, 내주연이 상기 요크의 외주연으로부터 이격되어 상기 요크의 둘레를 따라 제1 공간을 제공하도록 형성되고, 상기 진동판의 외주부가 고정되는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

요크와 별도의 프레임을 가지는 스피커{Speaker with yoke and separate frame}

본 발명은 스피커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이어폰이나 헤드폰 등에 사용되는 스피커에 관한 것이다.

일반적으로 스피커란 전기 신호를 진동판의 진동으로 바꾸어 공기에 소밀파를 발생시켜 음파를 복사하는 음향장치로서, 전기 신호를 음파로 변환시키는 원리와 방법에 따라 다이나믹형, 전자기형, 정전형, 유전체형, 자기왜형 등이 있다.

음악재생용이나 음성용으로는 비교적 성능이 좋은 다이나믹형이 널리 사용된다. 다이나믹형은 영구자석의 자기장 내에 있는 보이스코일에 음성신호 전류를 흘리면 그 전류의 세기에 따라 기계적인 힘이 보이스코일에 작용하여 운동을 일으키는 원리를 이용한다.

도 1은 일반적인 다이나믹 스피커의 구조를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 일반적인 다이나믹 스피커는, 자기회로를 구성하며 수용공간을 형성하는 프레임 역할을 하는 요크(1)와, 요크(1)의 내측 바닥면에 고정되는 마그네트(2)와, 마그네트(2)의 상면에 고정되는 플레이트(3)와, 요크(1)의 내주연과 마그네트(2) 및 플레이트(3)의 외주연 사이에 배치되는 보이스코일(4)과, 플레이트(3)의 상부에 배치되고 보이스코일(4)이 고정되며 외주부가 요크(1)의 내측에 고정되는 진동판(5)과, 요크(1)의 상부에 결합되며 적어도 하나의 개구가 형성된 덮개(6)와, 요크(1)의 하부에 결합되며 외부로부터 전기신호를 입력받아 보이스코일(4)로 전달하는 기판(7)으로 구성된다.

이러한 다이나믹 스피커의 동작 원리는 다음과 같다. 마그네트(2)에서 나온 자기장은 마그네트(2) 위에 있는 플레이트(3)를 통해 요크(1)로 이동하고 다시 마그네트(2)로 이동하는 폐회로를 구성한다. 플레이트(3)와 요크(1) 사이의 공간으로 이동하는 자기장은 보이스코일(4)에 전류가 인가되어 보이스코일(4)이 자성을 띠게 되면 보이스코일(4)의 자력 극성에 따라 보이스코일(4)을 당기거나 밀어내게 된다. 즉, 보이스코일(4)의 자력 극성이 플레이트(3)와 하측의 요크(1)의 자력 극성과 같으면 상호 반발하여 보이스코일(4)을 밀어내어 보이스코일(4)을 앞으로 이동시키고, 플레이트(3)와 하측의 요크(1)의 자력 극성과 다르면 서로 흡인하여 보이스코일(4)을 뒤로 당기게 된다. 이와 같이 보이스코일(4)이 움직이면 보이스코일(4)이 고정되어 잇는 진동판(5)이 앞뒤로 이동하면서 공기를 진동시켜 소리를 발생시키게 된다.

기존의 다이나믹 스피커는 요크(1)가 마그네트(2)와 플레이트(3) 뿐만 아니라 보이스코일(4)과 진동판(5)까지 수용하기 위한 수용공간을 형성하는 프레임 역할을 하도록 구성되어, 요크(1)의 누설자속이 외부로 퍼지는 현상으로 인해 자속의 포화도가 낮아져서 출력의 손실이 발생하고, 프레임(즉, 요크(1))의 구조를 변형하는 것이 제한적이고 수용공간이 한정되어 음질의 튜닝요소를 배치하기 어려운 문제가 있다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 요크의 누설자속이 외부로 퍼지는 현상을 개선하여 자속의 포화도를 높일 수 있고, 프레임 구조의 변형이 자유롭고 별도의 수용공간을 제공함으로써 음질의 튜닝요소를 배치하기에 적합한 스피커를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스피커는, 상부가 개방된 원통형의 요크; 상기 요크의 내측 바닥면에 고정되는 마그네트; 상기 마그네트의 상면에 고정되는 플레이트; 상기 요크의 내주연과 상기 마그네트 및 플레이트의 외주연 사이에 배치되는 보이스코일; 상기 플레이트의 상부에 배치되고 상기 보이스코일이 고정되는 진동판; 및 상부가 개방되고, 상기 요크, 상기 보이스코일, 상기 진동판을 수용하는 수용공간을 가지며, 내주연이 상기 요크의 외주연으로부터 이격되어 상기 요크의 둘레를 따라 제1 공간을 제공하도록 형성되고, 상기 진동판의 외주부가 고정되는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 프레임은 목재로 형성될 수 있다.

상기 스피커는, 상기 제1 공간에 배치되는 링형의 제1 튜닝부재를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 튜닝부재는 발포우레탄으로 형성될 수 있다.

상기 프레임의 하면에는 상기 제1 튜닝부재에 상응하는 위치에 제1 개구가 형성될 수 있다.

상기 프레임은 내측 바닥면이 상기 요크의 하면과 이격되어 상기 프레임의 내측 바닥면과 상기 요크의 하면 사이에 제2 공간을 제공하도록 배치될 수 있다.

상기 스피커는, 상기 제2 공간에 배치되는 원반형의 제2 튜닝부재를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 튜닝부재는 발포우레탄으로 형성될 수 있다.

상기 프레임의 하면에는 상기 제2 튜닝부재에 상응하는 위치에 제2 개구가 형성될 수 있다.

상기 스피커는, 상기 프레임의 상부에 고정되며, 적어도 하나의 개구가 형성되는 덮개를 더 포함할 수 있다.

상기된 본 발명에 따른 스피커는, 요크, 보이스코일, 진동판을 수용하는 수용공간을 가지며 내주연이 요크의 외주연으로부터 이격되어 요크의 둘레를 따라 소정의 공간을 제공하도록 형성되고 진동판의 외주부가 고정되는 프레임을 가짐으로써, 요크의 누설자속이 외부로 퍼지는 현상을 개선하여 자속의 포화도를 높일 수 있고, 프레임 구조의 변형이 자유롭고 별도의 수용공간을 제공함으로써 음질의 튜닝요소를 배치하기에 적합한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 다이나믹 스피커의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스피커의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 스피커의 분해 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스피커의 단면도를 나타낸다.
도 5은 도 4의 실시예에 따른 스피커의 분해 사시도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스피커의 단면도를 나타낸다.
도 7은 도 6의 실시예에 따른 스피커의 분해 사시도를 나타낸다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스피커의 도면들로서, 도 2는 본 실시예에 따른 스피커의 단면도를, 도 3은 본 실시예에 따른 스피커의 분해 사시도를 나타낸다.

도 2 및 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 스피커는, 요크(10), 마그네트(20), 플레이트(30), 보이스코일(40), 진동판(50), 프레임(80), 덮개(60), 기판(70), 튜닝부재(90), 리벳(65)을 포함한다.

요크(10)는 상부가 개방된 원통형으로 형성되며, 자기회로를 구성하는 역할과 함께 마그네트(20)와 플레이트(30)를 수용하기 위한 수용공간을 제공한다. 요크(10)는, 도 1의 기존 다이나믹 스피커와 달리, 내측면의 높이가 마그네트(20)와 플레이트(30)의 합쳐진 높이와 실질적으로 동일하게 형성되어 마그네트(20)와 플레이트(30)는 수용하지만 보이스코일(40)의 위쪽 일부와 진동판(50)은 요크(10)의 바깥 상부에 배치된다.

마그네트(20)는 요크(10)의 내측 바닥면에 고정되고, 플레이트(30)는 마그네트(20)의 상면에 고정된다.

보이스코일(40)은 진동판(50)에 고정되어 아래쪽 일부가 요크(10)의 내주연과 마그네트(20) 및 플레이트(30)의 외주연 사이에 배치된다.

진동판(50)은 그 외주부가 프레임(80)의 내측 둘레를 따라 고정되어 플레이트(30)의 상부에 배치된다.

프레임(80)은 상부가 개방된 형태로 요크(10), 보이스코일(40), 진동판(50)을 수용하는 수용공간을 가진다. 수용공간의 단면은 도시된 바와 같이 사다리꼴 형태일 수 있으나, 후술할 다른 실시예들과 같이 사각 형태일 수도 있으며, 그 형태에 특별한 제한은 없다. 또한 프레임(80)은 그 내주연이 요크(10)의 외주연으로부터 이격되어 요크(10)의 둘레를 따라 소정의 공간(85)(즉, 링 형태의 공간)을 제공하도록 형성된다. 이 공간(85)은 도시된 바와 같이 비어 있을 수도 있고, 공간(85) 내에 음질을 튜닝하기 위한 링형의 튜닝부재가 배치될 수도 있다.

또한, 도시된 바와 같이 프레임(80)은 내측 바닥면이 요크(10)의 하면과 이격되어 프레임(80)의 내측 바닥면과 요크(10)의 하면 사이에 소정의 공간(87)(즉, 원반 형태의 공간)을 제공하도록 배치될 수 있다. 이 공간(87)은 비어 있을 수도 있고, 도시된 바와 같이 공간(87) 내에 음질을 튜닝하기 위한 원반형의 튜닝부재(90)가 배치될 수도 있다. 이때 프레임(80)의 하면에는 튜닝부재(90)를 통과한 소리가 나올 수 있도록 튜닝부재(90)에 상응하는 위치에 개구(89)가 형성될 수 있다.

기판(70)은 프레임(80)의 하부에 결합되며, 외부로부터 전기신호를 입력받아 보이스코일(40)로 전달하는 역할을 한다.

요크(10), 마그네트(20), 플레이트(30), 프레임(80), 기판(70)의 중앙부에는 각각 동일축상에 관통홀(11, 21, 31, 81, 71)이 형성되어, 요크(10), 마그네트(20), 플레이트(30), 프레임(80), 기판(70)은 관통홀을 관통하는 리벳(65)에 의해 결합될 수 있다. 이 경우 튜닝부재(90)에도 리벳(65)이 관통할 수 있도록 관통홀(91)이 형성될 수 있다.

덮개(60)는 프레임(80)의 상부에 고정되며 적어도 하나의 개구(61)가 형성된다.

도 4 및 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스피커의 도면들로서, 도 4는 본 실시예에 따른 스피커의 단면도를, 도 5는 본 실시예에 따른 스피커의 분해 사시도를 나타낸다.

도 4 및 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 스피커는, 요크(110), 마그네트(120), 플레이트(130), 보이스코일(140), 진동판(150), 프레임(180), 덮개(160), 기판(170), 튜닝부재(190), 리벳(165)을 포함한다.

요크(110)는 상부가 개방된 원통형으로 형성되며, 자기회로를 구성하는 역할과 함께 마그네트(120)와 플레이트(130)를 수용하기 위한 수용공간을 제공한다. 요크(110)는, 도 1의 기존 다이나믹 스피커와 달리, 내측면의 높이가 마그네트(120)와 플레이트(130)의 합쳐진 높이와 실질적으로 동일하게 형성되어 마그네트(120)와 플레이트(130)는 수용하지만 보이스코일(140)의 위쪽 일부와 진동판(150)은 요크(110)의 바깥 상부에 배치된다.

마그네트(120)는 요크(110)의 내측 바닥면에 고정되고, 플레이트(130)는 마그네트(120)의 상면에 고정된다.

보이스코일(140)은 진동판(150)에 고정되어 아래쪽 일부가 요크(110)의 내주연과 마그네트(120) 및 플레이트(130)의 외주연 사이에 배치된다.

진동판(150)은 그 외주부가 프레임(180)의 내측 둘레를 따라 고정되어 플레이트(130)의 상부에 배치된다.

프레임(180)은 상부가 개방된 형태로 요크(110), 보이스코일(140), 진동판(150)을 수용하는 수용공간을 가지며, 요크(110)는 프레임(180)의 내측 바닥면에 고정된다. 수용공간의 단면은 도시된 바와 같이 사각 형태일 수 있으나, 그 형태에 특별한 제한은 없다. 또한 프레임(180)은 그 내주연이 요크(110)의 외주연으로부터 이격되어 요크(110)의 둘레를 따라 소정의 공간(185)(즉, 링 형태의 공간)을 제공하도록 형성된다. 이 공간(185)에는 음질을 튜닝하기 위한 링형의 튜닝부재(190)가 배치될 수 있다. 이때 프레임(180)의 하면에는 튜닝부재(190)를 통과한 소리가 나올 수 있도록 튜닝부재(190)에 상응하는 위치에 개구(188)가 형성될 수 있다.

기판(170)은 프레임(180)의 하부에 결합되며, 외부로부터 전기신호를 입력받아 보이스코일(140)로 전달하는 역할을 한다.

요크(110), 마그네트(120), 플레이트(130), 프레임(180), 기판(170)의 중앙부에는 각각 동일축상에 관통홀(111, 121, 131, 181, 171)이 형성되어, 요크(110), 마그네트(120), 플레이트(130), 프레임(180), 기판(170)은 관통홀을 관통하는 리벳(165)에 의해 결합될 수 있다.

덮개(160)는 프레임(180)의 상부에 고정되며 적어도 하나의 개구(161)가 형성된다.

도 6 및 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스피커의 도면들로서, 도 6은 본 실시예에 따른 스피커의 단면도를, 도 7은 본 실시예에 따른 스피커의 분해 사시도를 나타낸다. 본 실시예에 따른 스피커는, 요크(110), 마그네트(120), 플레이트(130), 보이스코일(140), 진동판(150), 프레임(180'), 덮개(160), 기판(170'), 제1 튜닝부재(190), 제2 튜닝부재(195), 리벳(165)을 포함한다. 본 실시예는 도 4 및 5의 실시예와 대체로 유사한 바, 이하에서는 중복되는 설명은 생략하고 차이점 및 추가적인 특징을 위주로 설명하기로 한다.

본 실시예에서는 요크(110)가 프레임(180')의 내측 바닥면에 고정되는 것이 아니라, 프레임(180')은 내측 바닥면이 요크(110)의 하면과 이격되어 프레임(180')의 내측 바닥면과 요크(110)의 하면 사이에 소정의 공간(187)(즉, 원반 형태의 공간)을 제공하도록 배치된다. 이 공간(187)에는 음질을 튜닝하기 위한 원반형의 제2 튜닝부재(195)가 배치되며, 제2 튜닝부재(195)에는 리벳(165)이 관통할 수 있도록 관통홀(196)이 형성된다.

프레임(180')의 하면에는 제2 튜닝부재(195)를 통과한 소리가 나올 수 있도록 제2 튜닝부재(195)에 상응하는 위치에 개구(189)가 형성되며, 기판(170')에도 제2 튜닝부재(195)를 통과한 소리가 나올 수 있도록 프레임(180')의 개구(189)에 상응하는 위치에 개구(179)가 형성된다.

본 발명의 실시예들에 따른 스피커는 요크를 프레임으로 사용하지 않고 요크(10, 110), 진동판(50, 150) 등을 수용하는 별도의 프레임(80, 180, 180')을 가짐으로써, 요크(10, 110)의 누설자속이 외부로 퍼지는 현상을 개선하여 자속의 포화도를 높일 수 있고, 프레임(80, 180, 180') 구조의 변형이 자유롭고 스피커 내에 공간(85, 87, 185, 187) 등과 같은 별도의 수용공간을 제공할 수 있어서 음질의 튜닝요소를 배치하기 적합한 장점이 있다.

또한 프레임(80, 180, 180')으로 인해 내부공간이 증가하여, 진동판(50, 150)의 상하 움직임이 보다 자유롭고 댐핑 역할을 하는 공간이 커짐으로 인해 전반적인 대역폭이 상승하게 된다.

프레임(80, 180, 180')은 요크(10, 110)와 다른 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 프레임(80, 180, 180')의 재질에 따라 다양한 음질이 구현될 수 있다. 예컨대, 프레임(80, 180, 180')을 목재로 형성하면, 진동을 잘 흡수하고 내부손실 및 왜곡이 적으며, 은은한 저음 위주의 소리를 구현할 수 있다. 바이올린, 피아노와 같은 다양한 악기들이 목재로 이루어져 음장감이 향상되듯, 본 발명에서도 프레임(80, 180, 180')을 목재로 형성함으로써 최상의 소리를 구현할 수 있는 것이다. 또한 이어폰이나 헤드폰은 온도 편차가 비교적 큰 실외에서 많이 사용되는 바, 프레임(80, 180, 180')을 온도 변화에 둔감한 목재로 구현함으로써 온도 변화에 따른 음질의 변형이나 왜곡을 최소화할 수 있다.

프레임(80, 180, 180')을 목재로 형성하는 경우, 목재의 종류에 따라서도 매우 다양한 음색을 구현할 수 있으며, 사용 가능한 목재의 종류는 약 400여종에 달하므로 튜닝의 선택폭이 매우 커질 수 있다. 아래 표는 프레임(80, 180, 180')을 형성할 수 있는 목재 종류 몇 가지에 따른 음색의 특성을 나타낸다.

목재 종류	음색
코아	밝으면서 따뜻한 소리
하드메이플	까랑까랑하면서 밝은 소리
스푸루스	탄성이 좋아 공명이 뛰어남
로즈우드	부드러운 음색
에보니	밝고 까랑까랑한 음색
엘더	풍부하고 고른 음색
에쉬	밝고 맑은 음색, 탄성이 좋고 공명이 뛰어남

물론 프레임(80, 180, 180')을 목재 이외의 다른 재질로 형성하는 것도 가능하다. 프레임(80, 180, 180')의 재질이 세라믹인 경우 고음 재생에 적합하나 저음부가 약해질 수 있고, 메탈 재질의 경우 고음, 저음에 모두 적합하나 특유의 디튠(detune) 현상으로 인해 반사음이 생길 수 있다.

또한 튜닝부재(90, 190, 195)의 여부 또는 재질에 따라 다양한 음질이 구현될 수 있는데, 예컨대 튜닝부재(90, 190, 195)를 발포우레탄으로 형성함으로써 보다 부드러운 음질을 구현할 수 있다. 이때 튜닝부재(90, 190, 195)를 통과한 소리가 프레임(80, 180, 180') 하면의 개구(89, 188, 189)를 통해 나오게 되어 더욱 풍부하고 현장감 있는 소리가 구현될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 이어폰 또는 헤드폰에 사용되는 스피커에 있어서,
   상부가 개방된 원통형의 요크;
   상기 요크의 내측 바닥면에 고정되는 마그네트;
   상기 마그네트의 상면에 고정되는 플레이트;
   상기 요크의 내주연과 상기 마그네트 및 플레이트의 외주연 사이에 배치되는 보이스코일;
   상기 플레이트의 상부에 배치되고 상기 보이스코일이 고정되는 진동판; 및
   상부가 개방되고, 상기 요크, 상기 보이스코일, 상기 진동판을 수용하는 수용공간을 가지며, 내주연이 상기 요크의 외주연으로부터 이격되어 상기 요크의 둘레를 따라 제1 공간을 제공하도록 형성되고, 내측 바닥면이 상기 요크의 하면과 이격되어 상기 내측 바닥면과 상기 요크의 하면 사이에 제2 공간을 제공하도록 배치되며, 상기 진동판의 외주부가 고정되는 프레임을 포함하고,
   상기 프레임은 목재로 형성되며,
   상기 제1 공간에 배치되어 소리를 통과시키는 링형의 제1 튜닝부재; 및
   상기 제2 공간에 배치되어 소리를 통과시키는 원반형의 제2 튜닝부재를 더 포함하고,
   상기 프레임의 하면에는 상기 제1 튜닝부재를 통과한 소리가 나올 수 있도록 상기 제1 튜닝부재에 상응하는 위치에 제1 개구가 형성되고 상기 제2 튜닝부재를 통과한 소리가 나올 수 있도록 상기 제2 튜닝부재에 상응하는 위치에 제2 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 스피커.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 튜닝부재는 발포우레탄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스피커.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2 튜닝부재는 발포우레탄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스피커.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 상부에 고정되며, 적어도 하나의 개구가 형성되는 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커.

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