KR20010089034A - 두 개 이상의 자극공을 갖는 자기회로로 작동되는 스피커 - Google Patents

Abstract

종래의 스피커(speaker)는 한 개의 자석(磁石)을 이용하여 자기회로(磁氣回路)를 만들고 이회로에 의하여 생긴 한 개의 원형자극공(圓形磁極空) 안에 한 개의 보이스코일(voice coil)을 설치하여 진동(振動)되도록하여 음향을 재생하였으나,

본 발명은 스피커의 효율을 높이기 위하여 두 개 이상의 자석을 사용하여, 한 개의 새로운 자기회로를 만들 수 있고, 이 새로운 회로에 의하면 두 개의 자석을 이용하면 두개의 원형의 자극공이 만들어지고, 세 개의 자석을 사용하면 세 개의 원형의 자극공이 만들어지고, 네 개의 자석을 이용하면 네 개의 원형자극공이 만들어 진다. 즉 자석의 수를 늘리면 자극공 수도 자석의 갯수와 같게 만들어진다. 이와같이 만들어진 원형의 자극공안에 각각 보이스코일을 한 개씩 설치하여 두 개이상의 보이스코일이 동시에 진동되어 작동 되도록 하는 스피커로 두 개 이상의 자극공 내에 보이스코일이 설치됨으로 자극공안의 자속밀도가 높은 부분에 코일의 부피를 크게 함으로, 출력음압레벨을 상향시키며, 음이 일그러지는 현상을 방지하여 질 높은 음향을 재생 할 수 있다.

Description

두 개 이상의 자극공을 갖는 자기회로로 작동되는 스피커{.}

본 발명은 두 개의 자석을 사용하여 자기회로를 만들면 두 개의 자극공을 얻을 수 있고, 세 개의 자석을 사용하여 자기회로를 만들면 세 개의 자극공을 얻을 수 있고 ……, 이와 같이 만들어진 각각의 자극공안에 보이스코일들을 설치하여 진동되도록 하는 스피커에 관한 것이다.

일반적으로 스피커는 한 개의 자석을 사용하여 자기회로를 만들고 이 회로에 의하여 생긴 한 개의 자극공안에 한 개의 보이스코일을 설치하여 진동되도록 하는 방식으로 도9에서 보는 바와 같이 세 가지 형식으로 보이스코일을 감는 것이 상례이다.

도9 (A)의 상단과 같이 보이스코일을 자속밀도가 높은 부분과 같은 넓이로 감는방법, (B)의 상단과 같이 자속밀도가 낮은 부분까지 넓게 감는 방법과,(C)의 상단과 같이 자속밀도가 높은 부분보다 좁게 감는 방법이 채택되고 있으나 (A)는하단에서 보는바와 같이 보이스코일이 진동하였을 때 자속밀도가 높은 부분에 코일의 밀도가 낮아짐으로 출력음압레벨이 감소하고 음이 일그러지는 현상이 발생하고, (B)는 진동하였을 때 자속을 유효하게 사용할 수 있으나 진동부분이 무거워지고 자속밀도가 낮은 부분에 존재하는 코일의 양이 늘어남으로 출력음압레벨이 감소하고, (C)는 진동하였을 때 음의 일그러지는 현상은 감소하나 자속을 유효하게 사용 할 수 없어 출력음압레벨은 감소한다는 단점이 있으나, 통상적으로 세 가지중 (B)를 가장 흔하게 사용하는 실정이다.

본 발명은 현재의 스피커 진동부분(보이스코일)이 안고 있는 단점을 해결하기 위하여 자극공의 수를 늘림으로 도9(D)와 같이 자극공안에 자속이 높은 부분에 보이스코일의 부피를 최대로 하여 출력음압레벨을 높이고 음이 일그러지는 현상을 방지하기 위한 것이다.

도 1은 종래 스피커의 자기회로도로 (A):위에서 본 것 (B):단면도 (C):자력선의 흐름 (D):스피커에 적용된 모양을 나타낸다.

도 2은 도1(A,B,C)의 입체 분해도 이다.

도 3은 본 발명의 주가되는 두 개의 자극공을 갖는 자기회로로

(A):위에서 본 것 (B):단면도 (C):자력선의 흐름을 나타낸다.

도 4은 도3의 입체 분해도이다.

도 5은 3개의 자극공을 갖는 자기회로로

(A):위에서 본 것 (B):단면도 (C):자력선의 흐름을 내타낸다.

도 6은 도5의 입체 분해도 이다.

도 7은 두 개의 자극공을 갖는 자기회로 및, 세 개의 자극공을 갖는 자기회로에 설치된 스피커의 예이다.

도 8(A)는 도3(B)의 변형 설계 (B)는 자력선의 흐름도

(C)는 도5(B)의 변형 설계 (D)는 자력선의 흐름도 이다.

도 9는 보이스코일의 설치 예이다.

(A),(B),(C)는 종래의 스피커에 설치된 예이고,

(D)는 두 개의 자극공을 갖는 스피커에 설치된 예이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1,2,3 : 자극공 1',2' ,3' : 보이스 코일

4, 5, 6 : 자석(도우넛 형태) 7 : 포울 8 : 플레이트

9, 10 : 포울 겸용 풀레이트 11 : 진동판 12 : 댐퍼

13 : 프레임. 5' (원기둥 형태의 자석): 5 의 변형자석

6' (원기둥 형태의 자석 ): 6 의 변형자석

본 발명의 구성을 도면에 따라 설명하면

도1, 도2 은 현재 쓰이고있는 스피커의 자기회로에 관한 것으로 자기회로에 의하여 한 개의 자극공이 형성되고 (D)에서와 같이 자극공내의 보이스코일이 진동하여 음이 재생됨을 보여주고 있다.

도3, 도4 은 본 발명의 주 가되는 부분으로 종래의 자기회로(도1 B)의 4(자석)와 7(포울) 사이에 도3 (B) 와 같이 9(포울겸용 풀레이트)와 5(자석)를 삽입 설치하면 두 개의 자극공(1,2) 갖는 자기회로가 된다.

이때 주의할 점은 자석(4)와 자석(5)의 자극이 같은 극(예를 들면 N)이 마주보도록 설치하여 포울 겸용 플레이트(9)의 단락에 N극이 형성될 수 있도록 설치하여야 한다. 이 때의 문제점은 포울 겸용 플레이트(9)의 자속밀도가 포화상태에 이를 수 있으므로 고투자율재료를 사용하여야 한다. 종래에는 주로 순철을 사용하였으나 이보다 더욱 투자율이 좋은 재료가 개발 되었고 포울 겸용 풀레이트(9)의 부피를 될 수 있는 대로 크게 하고 플레이트(8)와 포울(7)과의 거리를 최대로 설계하면 충분히 자기포화상태 및 자력선 누설을 방지하여 두 개의 자극공내의 자속밀도를 종래의 자기회로(도1 B,C)에 서의 자극공밀도와 같도록 할 수 있다. 이와 같이 만들어진 자기회로의 자력선은 도3 C와 같이 흐르게된다.

도4는 두 개의 자극공을 갖는 자기회로의 입체 분해도로 8,4,7을 조합하면 종래의 자기회로(도1)가 되며, 이 회로에 포울 겸용 플레이트(9)와 도우넛형태의 원형자석(5)가 삽입됨을 보여준다.

도5, 도6 은 세 개의 자극공을 갖는 자기회로로 두 개의 자극공을 갖는 자기회로(도3, 도4)에 포울 겸용 플레이트(10)와 도우넛 형태의 원형자석(6)을 삽입 설치하면 (C)와 같이 자력선이 흐르게된다.

이때 주의 할 점은 두 개의 자석(4)와 자석(5)는 N극을 맞대어 놓고 자석(5)와 자석(6)은 S극을 맞대어 놓아야 한다.

실제로 스피커에 적용하기 위 하여는 자력선 누설방지를 위하여 투자율이 좋은 재료로 7,8,9,10을 만들고 자극공의 직경이 커짐으로 보이스코일의 직경도 커짐으로 써 대형 스피커에 적용 할 수 있을 것이다.

이와같은 방법으로 확장하면 네 개의 자극공을 갖는 자기회로 다섯 개의 자극공을 갖는 자기회로,……등 을 만들 수 있으나, 자극공의 직경, 포울, 플레이트의 크기가 커지므로 자력선의 누설 및 투자율에 문제가 있어 자극공내의 자력선밀도가 낮아 실효성에는 의문점이 있으나, 자극공이 두 개인 것과 자극공이 세 개인 것은 충분한 실효성이 있다.

도7 (A)은 두 개의 자극공을 갖는 자기회로를 스피커에 적용한 것으로 자극공이 두 개 생김으로 (도7 A)에서와 같이 보이스코일도 두 개(1',2')를 설치할 수 있고. 자력선밀도가 높은 자극공안에서 코일의 밀도(부피)가 증가함으로 출력음압레벨을 높일 수 있다.

보이스코일부분의 출력음압레벨=B _g (자극공내의 평균 자속밀도)×V _v (자극공내의 보이스코일의 부피)임으로, 종래의 스피커((도1 D)는 자극공이 한 개이므로 자극공내에서 보이스코일의 부피를 늘리는 것은 어느 한계이상은 어려웠으나, 두 개의 자극공을 갖는 스피커(도7A)에서,2'보이스 코일의 직경이 한 개의 자극공을 갖는 종래의 스피커(도1 D) 에서 1'보이스 코일의 직경과 같다면 두 개의 자극공을 갖는 스피커(도7A)에서, 1'보이스 코일만큼의 부피가 증가함으로 위의 출력음압레벨을 구하는 공식에서V _v 의 값을 크게 함으로 출력음압레벨이 높아진다.

보이스코일이 두 개 임으로 1'보이스코일과 2'보이스코일에서 전류가 흐르 는 방향이 같으면 1'보이스코일이 (S→N)순서 속에 존재하고, 2'보이스코일은 (N→S)속에 존재함으로 1'보이스코일이 앞으로 진동할 때 2'보이스코일은 반대 방향(뒷편)으로 진동하여 진동판(11)은 진동을 제대로할수 없음으로 1'보이스코일과 2'보이스코일의 전류의 흐르는 방향을 반대로 하여야 한다. 즉 코일의 감는 방향을 반대로 감으면 전류의 방향이 반대이므로 교류전류에서는 1초당 수십에서 수만 번의 N, S 가 번갈아 변화하나 플레밍의 왼손법칙에 의하여 N,S가 바뀌는 순간순간 진동방향이 같게된다. 1'보이스코일을 흐른 전류가 연이어 2'보이스코일을 흐르도록 한 가닥의 동선으로 연결(직렬)할 수도 있고, 1'보이스 코일과 2'보이스 코일을 각각의 입력선과 출력선을 갖도록 독립적으로 연결(병렬)할 수 있다. 병렬연결은 고 음역과 중, 저음역의 두 음역으로 즉 1'보이스코일은 고음역 스피커용으로, 2'보이스코일은 중 저음역 스피커 용으로 연결하여 두 음역의 스피커를 동축 배치하여 음의 왜곡현상을 줄이는 방법으로 응용할 수도 있을 것이다.

도7 (B)는 세 개의 자극공을 갖는 자기회로를 이용한 스피커의 설치예 이며, 두 개의 자극공을 갖는 자기회로를 이용할 때와 같은 방법으로 설치된다.

도8 (A)는 도3(B)의 변형된 도면으로 도3(B)의 5(도우넛 형태의 자석)를 5' (원기둥형의 자석)으로

도8 (C)는 도5(B)의 변형된 도면으로 도5(B)의 6(도우넛 형태의 자석)을 6' (원기둥형의 자석)으로 바꾼것으로 5',6'은 보다 강한 자석을 사용하여야 하며, 이와 같이 변형하면 자력선 누설 및, 포화상태방지를 보다 개선 할 수 있을 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하여, 두 개의 자극공, 세 개의 자극공 ……을 갖는 자기회로를 이용하여 스피커를 만들면, 자극공안의 자속밀도가 높은 부분에보이스코일의 부피가 도9(D)와 같이 증가하므로 같은 전압으로 출력음압레벨을 향상시키며, 음의 왜곡현상을 바로잡을 수 있다.

Claims (1)

1. 두 개 이상의 자극공을 갖는 자기회로, 도3(B), 도5(B), 도8(A), 도8(C)등을 이용하여 진동되는 것을 특징으로 하는 스피커.