KR20010107404A

KR20010107404A - 두 개 이상의 자극공(공극)을 갖고, 보빈의 양 끝에댐퍼를 설치한 스피커

Info

Publication number: KR20010107404A
Application number: KR1020000028900A
Authority: KR
Inventors: 김수호
Original assignee: 김수호
Priority date: 2000-05-27
Filing date: 2000-05-27
Publication date: 2001-12-07

Abstract

본 발명은 스피커의 자기회로 및 보이스코일을 지지하는 댐퍼를 보빈에 연결하는 방법에 관한 것으로, 스피커(speaker)의 효율을 높이기 위하여, 한 개의 도우넛형태의 원형자석(圓形磁石) 과 원기둥형태의 자석(磁石)을 한 쌍으로 하여 스피커 자기회(磁氣回路)를 만들면 두 개의 원형자극공(圓形磁極空)이 만들어 진다. 또 이와같이 만들어진 자기회로 두 쌍을 수직으로 연결하여 자기회로를 만들면 세 개의 원형자극공이 만들어지고, 세 쌍을 수직으로 연결하면 네 개의 원형자극공이 만들어 진다. 이와 같이 수직으로 연결함으로 자극공의 수를 원하는 대로 여러개 만들 수 있는 방법과, 이와같이 만들어진 원형자극공안에 각각 보이스코일(voice coil)을 한 개씩 설치하여 두 개이상의 보이스코일이 동시에 진동(振動)되어 작동 되도록 하는 스피커로 두 개 이상의 자극공 내에 보이스코일이 설치됨으로 자극공 內의 자속밀도가 높은 부분에 보이스코일의 부피를 크게할수있고, 이회로를 이용하여 스피커를 만들면 보이스코일을 감는 보빈의 양 끝에 댐퍼를 설치할수 있으므로 보이스코일이 자극 공내에서 마찰없이 상하로만 안정되게 진동함으로 출력음압레벨을 상향시키며, 음이 일그러지는 현상을 방지하여 질 높은 음향을 재생할수있음은 물론 스피커의 파손을 방지할 수 있다.

Description

두 개 이상의 자극공(공극)을 갖고, 보빈의 양 끝에 댐퍼를 설치한 스피커{.}

본발명은 스피커에 관한 것으로 자기회로에서 자극공의수를 여러개 설치하는 방법과 이회로를 이용할 때 보이스코일이 감겨진 보빈의 양 끝에 댐퍼를 설치하여진동되도록하는 스피커에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 스피커는 한 개의 자석을 사용하여 자기회로를 만들고 이 회로에 의하여 생긴 한 개의 자극공안에 한 개의 보이스코일을 설치하여 진동되도록 하는 방식으로 도2의 (B), (C), (D)에서 보는 바와 같이 세 가지 형식으로 보이스코일을 감는 것이 상례이다.

즉 도2의 (B)와같이 보이스코일을 자속밀도가 높은 부분과 같은 넓이로 감는방법, (C)와 같이 보이스코일을 자속밀도가 낮은 부분까지 넓게 감는 방법과, (D)와 같이 자속밀도가 높은 부분보다 좁게 감는 방법이 채택되고 있으나, (B)는 보이스코일이 진동하였을 때 자속밀도가 높은 부분에 보이스코일 의 밀도가 낮아짐으로 출력음압레벨이 감소하고 음이 일그러지는 현상이 발생하고, (C)는 진동하였을 때에도 자속을 유효하게 사용할 수 있으나 진동부분이 무거워지고 코일의 부피가 커짐으로 (B), (D)의 경우보다 자극공과 보이스코일에 열(熱)이 높게 발생되고, 자속밀도가 낮은 부분에 존재하는 보이스코일의 양이 늘어남으로 출력음압레벨이 감소하고, (D)는 진동하였을 때 음의 일그러지는 현상은 감소하나 보이스코일의 부피가 적으므로 자속을 유효하게 사용할수없어 출력음압레벨은 감소한다는 단점이 있으나, 통상적으로 세 가지중 (C)를 가장 흔하게 사용하는 실정이다.

또한 자극공내의 보이스코일은 진동판의 에지와 보빈의 한쪽 끝(주로 진동판과 보빈의 연결부분 근방)에 고정된 한 개의 댐퍼에 지지되어 진동함으로 높은 전압에서는 상하로만 진동되어야하는 보이스코일이 좌우로도 진동되어 자극공과 마찰에 의하여 마찰음과 음이 일그러지는 현상이 발생하고 보이스코일이 한곳에 밀집되어 높은열이 발생되어 출력음압레벨을 감소시키며 스피커 파손이 빈번이 야기되고 있는 실정이다.

본 발명은 스피커의 출력음압레벨을 높이고, 음이 일그러지(왜곡)는 현상을 개선하며, 높은 전압에서도 스피커가 파손되지않고 안정되게 음을 재생할수 있도록 하기위한 것이다.

도1은 기존의 자기회로

(A):위에서 본 것 (B):단면도 (C):자력선의 흐름 (D):입체분해도

도2는 (A): 기존의 자기회로에 적용된 스피커

(B), (C), (D): 기존의 스피커에서 보이스코일을 감는 방법

도3은 두 개의 원형자극공을 갖는 스피커의 자기회로도로

(A): 위에서 본 것 (B): 단면도 (C): 입체분해도

도4은 (A): 도3의 자력선의 흐름 (B):(A)의변형회로로 자력선의 흐름도

(C): 자기회로(A)를 이용한 스피커

도5는 세 개의 원형자극공을 갖는 스피커의 자기회로도

(A): 위에서 본 것 (B): 단면도 (C): 입체분해도

도6은 (A): 도5의 자력선의 흐름 (B):(A)의변형회로로 자력선의 흐름도

(C): 자기회로(A)를 이용한 스피커

도7은 네 개의 원형자극공을 갖는 스피커의 자기회로도

(A): 위에서 본 것 (B): 단면도 (C): 입체분해도

도8은 (A): 도7의 자력선의 흐름 (B): (A)의변형회로로 자력선의 흐름도

(C): 자기회로(A)를 이용한 스피커

도9는 대표도로

(A): 두개의 자극공을 갖는 자기회로에 적용된 스피커

(A'): 두 개의 자극공을 같는 회로의 변형회로에 적용된 스피커

(B): 세 개의 자극공을 갖는 자기회로에 적용된 스피커

(B'): 세 개의 자극공을 같는 회로의 변형회로에 적용된 스피커

(C): 네 개의 자극공을 갖는 자기회로에 적용된 스피커

(C') 네 개의 자극공을 같는 회로의 변형회로에 적용된 스피커

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1, 2, 3, 4 : 자기회로의 원형자극공1' , 2' , 3' , 4':보이스코일

5, 6, 7, 8 : 포울 9, 10, 11, 12: 플레이트

13, 14, 15, 26 : 자석(원기둥 형태 자석)

16, 17, 18: 자석(도우넛 형태) 19 : 자기회로 고정틀

20 : 프레임 21 : 진동판 22 : 보이스코일을 감는 보빈

23, 24 : 댐퍼 25 : 요우크 a : 고정볼트구멍: 단면선

본 발명은 스피커의 자기회로와 이 자기회로를 이용한 스피커로 원기둥형태의 자석과 도우넛형태의 자석을 여러개 이용하여, 두 개 이상의 원형의 자극공을 갖는 자기회로를 만들고 이 자극공안에 각각 보이스코일을 설치한 스피커에 대한 것으로,

본 발명의 구성을 도면에 따라 설명하면

도1, 도2는 기존의 자기회로 및 이 자기회로를 이용한 스피커에 대한 것으로 도1에서 (A)는 자기회로를 위에서본 도면이고, (B)는 (A)를 단면선로 수직으로 잘랐을 때의 단면도 이다. (C) 자기회로의 자력선의 흐름을 나타내는 도면이다. 도2의(A)는 기존의 스피커의 단면도를 나타내고, (B), (C), (D)는 보이스코일의 일부분을 나타낸것이다. 도1과 도2에서 보는바와 같이 한 개의 자극공과 이 자극공안에 한 개의 보이스코일이 설치되어있고 한 개의 댐퍼에 지지되어 진동됨을 알 수 있다.

도3, 도4는 두 개의 자극공을 갖는 자기회로로 도3에서 (A)는 자기회로를 위에서 본 도면이고 (B)는 (A)를 단면선로 수직으로 잘랐을 때의 단면도, (C)는 입체 분해도이다. 단면도(B)에서 보는 바와 같이 한 개의 도우넛형태의 자석(16)의 중앙에 한 개의 원기둥형태의 자석(13)를 N극과, S극이 반대가 되도록하고 자력선이 투자되는 재료(순철)로 만들어진 프레이트(9, 10)와, 포울(5, 6)을 자기회로 고정틀(19)에 삽입 장착(고정볼트 또는 접착제 등을 이용하여 고정시킨다)하면 자력선은 도4(A)와같이 흐르며 이 회로의 양끝에는 두 개의 자극공 (1, 2)을 갖는 자기회로 가된다. 이때의 두 개의 자극공에서의 자기력(두 자기극 사이의 힘)을 F 라 하고, 자석의 양 극에서의 자기력을g₁, g₂, r을 두 자극간의 거리,를 상수라면,

(쿨롱의 법칙에 의하여 정의)로, 자석 13의 한 극에서의 자기량 g₁과 자석 16의 한 극에서의 자기량g₂를 충분히 크게하면 종래의 자기회로에서의 자기력( F )과 같은 힘을 얻을수있다. 이와같이 만들어진 자기회로는 도4(A)와 같이 자력선이 흐르게 되며, 이 회로를 이용하여 도4(C)에서와 같이 두 개의 보이스코일(1' , 2')을 두 개의 자극공안에 설치할 수 있다. 보이스코일이 두 개 설치되면 보빈(22)의 길이가 길어 지나, 도4(C)에서와 같이 댐퍼(23, 24)를 보빈의 양 끝에 설치할수있다. 양 끝에 댐퍼를 설치하여 보빈을 고정시키면 종래의 스피커에서 한 개의 댐퍼에 의하여 고정되어 진동될때(도2A)보다 보이스코일은 상하로만 안정되게 진동되어 높은 전압에서도 음이 일그러지는 현상을 줄일 수 있고 스피커의 파손을 줄일 수 있다.

보이스코일 부분만의 출력음압레벨을 Ｗ 라 하고, 자극공내의 평균 자속밀도룰Ｂ _g, 자극공내의 보이스코일의 부피를Ｖ _ν라면, Ｗ =Ｂ _g×Ｖ _ν로 나태낼 수 있다. 종래의 스피커는 자극공이 한 개이므로 자극공내에서 보이스코일의 부피를 늘리는 것은 어느 한계이상은 어려웠으나, 두 개의 자극공을 갖는 스피커 도4(C)에서 보이스 코일의 직경이 한 개의 자극공을 갖는 종래의 스피커의 보이스 코일의 직경과 같다면 두 개의 자극공을 갖는 스피커 도4(C)에서의 자극공내의 보이스코일의 부피가 증가함으로 위의 보이스코일 부분의 출력음압레벨을 구하는 공식에서Ｖ _ν의 값을 크게 함으로 출력음압레벨을 높일수 있다. 보이스코일이 두 개 임으로1'보이스코일과2'보이스코일에서 전류가 흐르는 방향이 같으면,1'보이스코일이 (S→N)순서 속에 존재하고2'보이스코일은 (N→S)속에 존재함으로1'보이스코일이 앞으로 진동할 때2'보이스코일은 반대 방향(뒷편)으로 진동하여 진동판(21)은 진동을 제대로할수 없음으로,1'보이스코일과2'보이스코일의 전류의 흐르는 방향을 반대로 하여야 한다. 즉 코일의 감는 방향을 반대로 감으면 전류의 방향이 반대이므로, 교류전류에서는 초당 수 십에서 수 만번의 N, S가 번갈아 변화하나 플레밍의 왼손법칙에 의하여 N, S가 바뀌는 순간순간 진동방향이 같게된다. 도4(B)는 도4(A)의 변형회로로 가운데 부분(5, 13, 6)을 고정시킨 고정틀 부분의 일부를 원기둥형태의 자석(26)으로 교체하고 투자율이 높은 순철로 만든 요크(25)를 설치하여 자기회로가 형성되도록 한 것으로 2 자극공의 자기력이 커지는 잇점이 있다.

도5, 도6 은 세 개의 자극공을 갖는 자기회로로,

도5에서 (A)는 위에서본 도면이고 (B)는 (A)를 단면선로 수직으로 잘랐을 때의 단면도 이다. (C)는 입체 분해도이다. 단면도에서 보는 바와 같이 두 개의 도우넛형태의 자석(16, 17)의 중앙에 두 개의 원기둥형태의 자석(13, 14)를 N극과, S극이 반대가 되도록하고, 자력선이 투자되는 재료(순철)로 만들어진 프레이트(9, 10, 11)와 포울(5, 6, 7)을 (C)에서와 같이 자기회로 고정틀(19)에 삽입 장착하면 자력선은 도6(A)와같이 흐르며 이 회로의 양끝과 중앙에 세 개의 자극공 (1, 2, 3)을 갖는 자기회로가 된다. 이때의 세 개의 자극공에서의 자기력(두 자기극 사이의 힘)은 두 개의 자극공을 갖는 자기회로와 같이 정의되나 중앙의 자극공(2)에서의 자기력은 양 끝의자극공(1, 3)에서의 자기력보다 크므로 자기회로를 설계할 때 양 끝의 프레이트(9, 11) 및 포울(5, 7)보다, 중앙의 풀레이트(10) 및 포울(6)의 두께를 두껍게 할수도 있다.

도6(C)에서 와 같이 자극공이 세 개이므로 보이스코일도 세 개(1' , 2' , 3')이다. 이때에도 두 개의 자극공을 갖는 자기회로와 같은 이론에 의하여, 출력음압레벨이 향상되며 음의 일그러짐 현상도 감소하게된다. 도6(A)는 자력선의 흐름도이고, (B)는 도6(A)의 변형회로로 가운데 부분(5,6,7,13,14)을 고정시킨 고정 틀부분의 일부를 원기둥 형태의 자석(26)으로 교체하고 요크(25)를 설치하여 자기회로가 형성되도록 한 것 으로 3자극공의 자기력이 커지는 잇점이 있다.

도7, 도8은 네 개의 자극공을 갖는 자기회로로, 모든 이론 및 특성은 위와 같다. 이와 같은 방법으로 자기회로를 만들면 자극공의 수를 다섯 개,여섯 개, ……등 원하는 대로 만들 수 있고 이 회로를 이용하여 효율이 높은 스피커를 만들 수있다.

본 발명은 현재의 스피커 진동부분이 안고있는 단점을 해결하기 위하여, 자극공의 수를 늘림으로, 자극공안의 자속밀도가 높은 부분에 보이스코일의 부피를 종래보다 크게 하고, 보이스코일의 개수만큼 여러곳에 보이스코일을 나누어 감음으로 자극공과 보이스코일에서의 열 발생을 줄일수이다. 또한 이회로를 이용하면 보빈의 양 끝에 댐퍼를 설치할수 있으므로, 보이스코일이 상 하로만 안정되게 진동된다. 이와 같은 특성들에 의하여 출력음압레벨을 향상시키고, 음이 일그러지는 왜곡현상을 방지하여, 질높은 음향을 재생하기 위한 것이다.

Claims

도우넛 형태의 자석과 원기둥 형태의 자석을 N, S극이 반대되도록 조합하여, 두 개의 자극공이 회로의 양 끝에 형성되도록하는 것을 특징으로하는 자기회로 ……도4(A), 도4(B)
도우넛 형태의 자석과 원기둥 형태의 자석을 N, S극이 반대되도록 조합하여, 두 개의 자극공이 회로의 양 끝에 형성되도록하는 자기회로를 이용하여 진동되는 스피커에서, 보이스코일이 상하로만 안정되게 진동되도록 보이스코일을 감는 보빈의 양 끝에 댐퍼를 설치한 스피커……도9(A), 도9(A')
도우넛 형태의 자석과 원기둥 형태의 자석을 N, S극이 반대되도록 여러번 조합하여 세 개 이상의 자극공이 형성되도록 하는, 자기회로에 의하여 진동되는 스피커……도9(B), 도9(B'), 도9(C), 도9(C')