KR102637962B1 - 투웨이 스피커 - Google Patents

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KR102637962B1
KR102637962B1 KR1020220110061A KR20220110061A KR102637962B1 KR 102637962 B1 KR102637962 B1 KR 102637962B1 KR 1020220110061 A KR1020220110061 A KR 1020220110061A KR 20220110061 A KR20220110061 A KR 20220110061A KR 102637962 B1 KR102637962 B1 KR 102637962B1
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정찬호
노영석
유병민
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주식회사 이엠텍
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Abstract

실시예는 투웨이 스피커에 관한 것이다.
실시예는 부품을 수용할 수 있는 공간을 구비하는 원통형 프레임; 프레임 내부 공간을 상하로 구획하며, 하면과 원통형 측벽을 구비하는 요크; 요크의 하부에 배치되며, 마그넷, 탑 플레이트, 보이스 코일, 진동판을 구비하는 제1 스피커부; 제1 스피커부의 하부에 배치되며, 진동판을 보호하는 프로텍터; 요크의 상부에 배치되며, 자기 회로, 고분자 필름 상에 코일 패턴이 형성된 FPCM 진동판을 구비하는 제2 스피커부; 및 제2 스피커부의 상면에 부착되며, 프레임에 결합되는 방음 요크;를 구비하며, 제1 스피커부와 제2 스피커부가 요크와 자계를 공유하는 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커를 제공한다.

Description

투웨이 스피커{TWO-WAY SPEAKER}
실시예는 투웨이 스피커에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 투웨이 스피커를 도시한 도면이다. 종래 기술에 따른 투웨이 스피커는 상부가 개방형으로 형성된 후레임(11)의 상측에 커버(10)를 결합하였고, 커버(10)의 내측에서 후레임(11)의 상부에는 요크(12)를 결합하여 요크밑판(12-1)과 후레임(11)의 밑면과의 사이에 큰스피커부(30)를 설치할 수 있는 공간부가 형성되도록 하였다.
상기 요크(12)는, 원판형으로 형성된 요크밑판(12-1)의 외주에 요크원통(12-2)을 일체로 형성하였고, 요크원통(12-2)의 상단에는 요크플랜지(12-3)를 일체로 형성하였으며, 요크플랜지(12-3)가 커버(10)의 상면보다 약간 상측으로 돌출되도록 하였다.
상기와 같이 결합되는 요크플랜지(12-3)와 커버(10)의 상면에는 음향방출공(40)을 뚫어 차후에 구체적으로 설명되는 큰스피커부(30)에서 발생하는 음향(자음)이 음향방출공(40)을 통해 차후에 구체적으로 설명되는 작은 스피커부(20)의 외측으로 방출(출력)되도록 하였다.
상기 요크(12)에서 요크밑판(12-1)의 상면에는 제1자성판(15)이 구비된 제1마그네트(13)를 설치(고정)하여 상기 제1마그네트(13)의 외주와 요크원통(12-2)과의 사이에 제1공극(26)이 형성되도록 하였고, 상기 제1마그네트(13)의 상측에서 요크플랜지(12-3)에는 작은스피커부(20)를 설치하였다.
종래 기술에서는, 요크(12)는 일반적으로 프레스 공정을 통해 가공되기 때문에 요트원통(12-2)의 외주 부분을 굽힘 가공하여 요크플랜지(12-3)를 형성한다. 그에 따라, 요크원통(12-2)과 요크플랜지(12-3) 사이의 굽힘부는 라운드 형상 구간을 필연적으로 포함한다. 도 2는 종래 기술에 따른 2 way 스피커의 요크의 라운드 구간 주위의 자계 흐름을 도시한 도면이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 굽힙 형성에 의해 발생한 라운드 구간에서는 자속 누설에 취약하다. 또한, 작은스피커부(20)에 포함되는 작은진동판(21)은 외주가 작은진동판홀더(22)에 의해 요크플랜지(12-3)의 상면에 고정된다. 이때, 작은진동판(21)과 보이스코일(25)의 동심을 맞추기 위해, 별도의 지그가 사용되어야 한다는 단점이 있었다.
이를 해결하기 위해 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-2252018에서 자계 응집 구조를 구비하는 요크 조립체를 구비하는 투웨이 리시버를 제안한 바 있다.
도 3 및 도 4는 대한민국 등록특허 제10-2252018에 개시된 투웨이 스피커를 도시한 도면이다.종래 기술에 따른 투웨이 스피커는, 요크(10a)와, 요크(10a)의 상면에 부착되는 제1 도자 플레이트(12a)로 이루어지는 요크 조립체를 구비한다.
요크 조립체의 상부에는 제1 영구자석(31), 제1 탑 플레이트(32), 제1 보이스코일(41), 제1 진동판(51)을 포함하는 제1 스피커부가 설치된다. 또한 요크 조립체의 하부에는 제2 영구자석(33), 제2 탑 플레이트(34), 제2 보이스코일(42), 제2 진동판(52)을 포함하는 제2 스피커부가 설치된다.
그러나 다이나믹 구조의 스피커는 일반적으로 자계 효율이 좋아 큰 힘을 이용할 수 있어 저역에서 강점이 있으나, 진동판(51, 52)에 상대적으로 무거운 보이스 코일(41, 42)을 부착하기 때문에 진동계의 무게가 증가하여 고음에서 상대적으로 약점을 지니게 된다. 다이나믹 구조를 채용하면서도 고음에 특화된 스피커를 설계할 수 있으나, 자계에 의해 생성된 힘이 보이스 코일(41, 42)을 통해 진동판(51, 52)으로 간접적으로 전달되므로 반응 속도가 느리다는 단점이 있다.
따라서 고음에 유리하면서 반응속도가 빠른 트위터 스피커를 구비하는 투웨이 스피커의 개발이 요구된다.
대한민국 등록특허 제10-2252018
실시예는, 트위터 스피커로 F-PCM 구조를 채용한 투웨이 스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예는 부품을 수용할 수 있는 공간을 구비하는 프레임; 프레임 내부 공간을 상하로 구획하며, 하면과 측벽을 구비하는 요크; 요크의 하부에 배치되며, 마그넷, 탑 플레이트, 보이스 코일, 진동판을 구비하는 제1 스피커부; 제1 스피커부의 하부에 배치되며, 진동판을 보호하는 프로텍터; 요크의 상부에 배치되며, 자기 회로, 고분자 필름 상에 코일 패턴이 형성된 FPCM 진동판을 구비하는 제2 스피커부; 및 제2 스피커부의 상면에 부착되는 방음 요크;를 구비하며, 제1 스피커부와 제2 스피커부가 요크와 자계를 공유하는 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 예로, 프레임은 제1 스피커부의 음향을 방음 요크 쪽으로 안내하는 관로 역할을 하는 요홈부를 내주면에 구비하는 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 예로, 방음 요크는 제1 스피커부로부터 전달된 음향을 방출하는 제1 방음홀과 2 스피커부에서 발생한 음향을 방출하는 제2 방음홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 예로, 프레임은 진동판 상부와 하부의 기압차를 줄이기 위해 측면에 기압 평형홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 예로, 제2 스피커부가 구비하는 자기 회로는, 요크 상면 중앙에 부착되는 하부 센터 마그넷과 하부 센터 마그넷과 간격을 두고 배치되는 링 형상의 하부 사이드 마그넷으로 이루어지는 하부 마그넷, 방음 요크의 하면 중앙에 부착되는 상부 센터 마그넷과 상부 센터 마그넷과 간격을 두고 배치되는 링 형상의 상부 사이드 마그넷으로 이루어지는 상부 마그넷을 구비하며, FPCM 진동판은 하부 마그넷과 상부 마그넷 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 예로, 제1 스피커부의 마그넷은, 제2 스피커부의 하부 사이드 마그넷 및 상부 센터 마그넷과 착자 방향이 동일하고, 제2 스피커부의 하부 센터 마그넷 및 상부 사이드 마그넷과 착자 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커를 제공한다.
실시예가 제공하는 투웨이 스피커는 고음역을 담당하는 트위터 스피커로 F-PCM(Flexible-Printed coil Membrane) 진동판을 구비하는 스피커를 채용함으로써 자계에 의한 힘이 진동판과 코일의 역할을 겸하는 F-PCM에 바로 전달할 수 있을 뿐 아니라 다이나믹 구조에 비해 진동계의 무게를 줄일 수 있어 고음 재생에 유리하다.
또한, 실시예가 제공하는 투웨이 스피커는, 서로 다른 구조의 스피커를 각각 제작 후 추가 사출물을 이용하여 하나로 합쳐 추가 부품 및 공정이 필요 했으나, 실시예에서는 요크 상에 제1 스피커부와 제2 스피커부가 모두 설치되어 하나의 유닛을 이룸으로써 제조 공정을 간소화할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 투웨이 스피커를 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 2 way 스피커의 요크의 라운드 구간 주위의 자계 흐름을 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 또 다른 종래 기술에 개시된 투웨이 스피커를 도시한 도면,
도 5는 실시예에 따른 투웨이 스피커의 분해도,
도 6은 실시예에 따른 투웨이 스피커의 단면도,
도 7은 실시예에 따른 투웨이 스피커가 구비하는 F-PCM 진동판을 도시한 도면,
도 8은 실시예에 따른 투웨이 스피커가 구비하는 프레임을 도시한 도면,
도 9은 실시예에 따른 투웨이 스피커의 사시도,
도 10은 실시예에 따른 투웨이 스피커가 이어셋 내에 설치된 모습을 도시한 도면,
도 11은 실시예에 따른 투웨이 스피커의 마그넷 극성 배치를 도시한 도면,
도 12는 실시예에 따른 투웨이 스피커가 구비하는 다이나믹 스피커의 자속 밀도를 도시한 도면,
도 12는 실시예에 따른 투웨이 스피커가 구비하는 다이나믹 스피커와 F-PCM 스피커가 함께 설치되었을 때의 자속 밀도를 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
도 5는 실시예에 따른 투웨이 스피커의 분해도, 도 6은 실시예에 따른 투웨이 스피커의 단면도이다.
실시예에 따른 투웨이 스피커는 크게, 다이나믹 스피커를 채용한 제1 스피커부와 F-PCM(Flexible-Printed coil Membrane) 진동계를 채용한 제2 스피커부를 포함한다. 제1 스피커부와 제2 스피커부는 하나의 프레임(100) 내에 설치되며, 요크(210)를 공유한다.
제1 스피커부는 종래의 다이나믹 스피커 구조를 채용한 것으로, 프레임(100) 내에 요크(210), 마그넷(220), 탑 플레이트(230)로 이루어지는 자기 회로가 설치된다. 요크(210)는 원형의 상면(212)과 원통형 측벽(214)을 구비하며, 측벽(214)이 프레임(100)의 측벽(110) 내주면에 결합된 형태이다.
요크(210)의 측벽(214)과 마그넷(220) 사이에는 자기 갭이 형성되며, 자기 갭에 보이스 코일(300)의 상단이 위치한다. 보이스 코일(300)의 상단은 진동판(400)에 부착된다. 프레임(100)을 진동판(400)의 외주부가 안착되는 안착단(120)을 구비한다. 진동판(400)에는 보이스 코일(300)이 부착되며, 보이스 코일(300)에 전기 신호가 인가되면어 자기 회로와의 상호전자기력에 의해 진동한다. 이때, 보이스 코일(300)이 부착된 진동판(400)도 함께 진동하면서 음향을 발생한다. 실시예에서는 제1 스피커부가 요크(210)의 측벽(212)과 마그넷(220) 사이에 자기갭이 형성되는 원 마그넷 타입이나, 필요에 따라 2 마그넷 타입, 3 마그넷 타입 또는 5 마그넷 타입 다이나믹 스피커를 채용할 수도 있다.
가장 하측에는 프로텍터(500)가 제1 스피커부의 진동판(400)을 감싸도록 프레임(100)에 결합된다. 상세하게는 프레임(100) 외주를 감싸면서, 진동판(400)의 상면에 부착되어 제1 스피커부를 보호한다.
한편, 요크(210)의 상부에는 F-PCM 타입의 제2 스피커부가 설치된다. 제2 스피커부는 자기 회로와 F-PCM(700)을 포함한다.
제2 스피커부는 자기 회로로 요크(210), 마그넷(610, 620, 630, 640), 방음 요크(800)를 포함한다.
마그넷(610, 620, 630, 640)은 요크(210)의 상면 중앙에 부착되는 하부 센터 마그넷(610)과 하부 센터 마그넷(610)과 간격을 두고 배치되는 링 형상의 하부 사이드 마그넷(620)으로 이루어지는 하부 마그넷(610, 620), 방음 요크(800)의 하면 중앙에 부착되는 상부 센터 마그넷(630)과 상부 센터 마그넷(630)과 간격을 두고 배치되는 링 형상의 상부 사이드 마그넷(640)으로 이루어지는 상부 마그넷(630, 640)을 구비한다. F-PCM(700)은 하부 마그넷(610, 620)과 상부 마그넷(630, 640) 사이에 배치된다.
도 7은 실시예에 따른 투웨이 스피커가 구비하는 F-PCM 진동판을 도시한 도면이다.
F-PCM(700)은 고분자 필름(710) 상에 도전성 패턴(720)이 형성된 것으로, 다이나믹 스피커에서의 진동판과 보이스 코일의 역할을 겸한다. F-PCM(700)은 보이스 코일의 전고에 비해 매우 얇으므로 소형화에 유리하며, 또한 무게가 가벼워 고음역 재생에 유리하므로 트위터 스피커로 활용하기에 좋다.
한편, F-PCM(700)은 별도의 터미널을 구비하는 대신, F-PCM(700)을 길게 연장하여 터미널부(730)를 형성하고 터미널부(730)가 외부 전원 또는 외부 회로에 연결되거나, 투웨이 스피커의 제어 회로에 연결될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 하부 마그넷(610, 620) 상측에는 방음 요크(800)가 부착된다. 이때 방음 요크(800)에는 제2 스피커부에서 발생한 음향뿐만 아니라 제1 스피커부에서 발생한 음향도 방출할 수 있도록 방음 구조를 구성할 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 투웨이 스피커가 구비하는 프레임을 도시한 도면, 도 9은 실시예에 따른 투웨이 스피커의 사시도, 도 10은 실시예에 따른 투웨이 스피커가 이어셋 내에 설치된 모습을 도시한 도면이다.
프레임(100)은, 요크(210)의 외측면과 하부 사이드 마그넷(620) 및 상부 사이드 마그넷(640)의 외측면에 내주면이 결합되는 측벽(110)을 포함한다. 이때, 측벽(110)의 내주면에는 제1 스피커부에서 재생한 음향을 방음 요크(800) 측으로 안내하는 관로 역할을 하는 하나 이상의 요홈부(130)가 형성된다. 요홈부(130)는 방음 요크(800)에 형성된 제1 방음홀(810)과 연결되어, 제1 스피커부에서 재생한 음향이 제1 방음홀(810)로 방출된다.
또한 제2 스피커부에서 재생한 음향은 상부 센터 마그넷(630)과 상부 사이드 마그넷(640) 사이의 간격부에 대응하는 위치에 형성되는 제2 방음홀(820)을 통해 방출된다. 즉 제1 스피커부에서 재생한 음향과 제2 스피커부에서 재생한 음향이 동일한 방향으로 방출된다.
한편 투웨이 스피커가 이어셋에 설치될 경우, 다이나믹 스피커인 제1 스피커부의 진동판(400)이 진동하며, 외이도와 외부의 기압 차에 의해 귀가 먹먹해지거나 나아가 귀에 통증이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 프레임(100)은 측벽(110)을 관통하는 기압 평형홀(140)을 구비한다. 기압 평형홀(140)은 제1 스피커부의 진동판(400) 상부 공간과 연통할 수 있는 위치에 형성된다. 이때 기압 평형홀(140)에는 메쉬 또는 필터를 설치하여, 기압 평형홀(140)을 통해 드나드는 공기의 통기도를 조절할 수 있다.
도 10은 실시예에 따른 투웨이 스피커가 이어셋 내에 설치된 모습을 도시한 도면으로, 붉은 색 화살표는 제1 스피커부에서 발생한 음향의 방음로, 푸른 색 화살표는 제2 스피커부에서 발생한 음향의 방음로, 검은 색 화살표는 기압 평형을 위한 공기의 유로를 도시한 것이다.
도 11은 실시예에 따른 투웨이 스피커의 마그넷 극성 배치를 도시한 도면, 도 12는 실시예에 따른 투웨이 스피커가 구비하는 다이나믹 스피커의 자속 밀도를 도시한 도면, 도 13은 실시예에 따른 투웨이 스피커가 구비하는 다이나믹 스피커와 F-PCM 스피커가 함께 설치되었을 때의 자속 밀도를 도시한 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 투웨이 스피커의 각 스피커부는 요크(210)를 공유한다. 그에 따라 필요한 부품의 갯수를 저감할 수 있고 제품 조립 공정을 간소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 스피커부의 마그넷(220)과, 제2 스피커부의 마그넷(610, 620), 630, 640)의 착자 방향을 제어함으로써, 두 스피커가 공유하는 자계의 효율을 높일 수 있다. 예를 들어 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 스피커부의 마그넷(220)이 제2 스피커부의 하부 사이드 마그넷(620) 및 상부 센터 마그넷(620)과 착자 방향이 동일하고, 제2 스피커부의 하부 센터 마그넷(610) 및 상부 사이드 마그넷(640)과 착자 방향이 반대가 되도록 함으로써 자속 밀도를 향상시킬 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이 다이나믹 스피커만 설치되었을 때와, 도 13에 도시된 바와 같이 다이나믹 스피커와 자계를 공유하는 F-PCM 스피커가 함께 설치되었을 때를 비교하면 평균 자속밀도 B가 10% 정도 높아지는 것을 확인할 수 있다. 자속 밀도가 높아지는 경우 자기력이 세지고 그에 따라 스피커의 출력을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 부품을 수용할 수 있는 공간을 구비하는 프레임;
    프레임 내부 공간을 상하로 구획하며, 상면과 측벽을 구비하는 요크;
    요크의 하부에 배치되며, 마그넷, 탑 플레이트, 보이스 코일, 진동판을 구비하는 제1 스피커부;
    제1 스피커부의 하부에 배치되며, 진동판을 보호하는 프로텍터;
    요크의 상부에 배치되며, 자기 회로, 고분자 필름 상에 코일 패턴이 형성된 FPCM 진동판을 구비하는 제2 스피커부; 및
    제2 스피커부의 상면에 부착되는 방음 요크;를 구비하며,
    제1 스피커부와 제2 스피커부가 요크와 자계를 공유하고,
    제2 스피커부가 구비하는 자기 회로는, 요크 상면 중앙에 부착되는 하부 센터 마그넷과 하부 센터 마그넷과 간격을 두고 배치되는 링 형상의 하부 사이드 마그넷으로 이루어지는 하부 마그넷, 방음 요크의 하면 중앙에 부착되는 상부 센터 마그넷과 상부 센터 마그넷과 간격을 두고 배치되는 링 형상의 상부 사이드 마그넷으로 이루어지는 상부 마그넷을 구비하며,
    FPCM 진동판은 하부 마그넷과 상부 마그넷 사이에 배치되고,
    제1 스피커부의 마그넷은, 제2 스피커부의 하부 사이드 마그넷 및 상부 센터 마그넷과 착자 방향이 동일하고, 제2 스피커부의 하부 센터 마그넷 및 상부 사이드 마그넷과 착자 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커.
  2. 제1항에 있어서,
    프레임은 제1 스피커부의 음향을 방음 요크 쪽으로 안내하는 관로 역할을 하는 요홈부를 내주면에 구비하는 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커.
  3. 제2항에 있어서,
    방음 요크는, 제1 스피커부로부터 전달된 음향을 방출하는 제1 방음홀과 2 스피커부에서 발생한 음향을 방출하는 제2 방음홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커.
  4. 제1항에 있어서,
    프레임은 진동판 상부와 하부의 기압차를 줄이기 위해 측면에 기압 평형홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 투웨이 스피커.
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020220110061A 2022-08-31 2022-08-31 투웨이 스피커 KR102637962B1 (ko)

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