KR20020092426A

KR20020092426A - 스피커

Info

Publication number: KR20020092426A
Application number: KR1020027013649A
Authority: KR
Inventors: 야마기시기요시
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2002-12-11
Also published as: KR100452935B1; JP4297248B2; DE60140297D1; US7149323B2; CN1418449A; WO2002065811A1; CN101106838A; EP1274275A4; EP1274275B1; JPWO2002065811A1; EP1274275A1; US20040062146A1

Abstract

본 발명의 스피커는 자기 회로에 설치된 관통구멍과, 이 관통구멍의 주변에 설치되고, 자성 유체를 유지하는 오목부를 갖는다. 또한 본 발명의 스피커는 상기 관통구멍에 설치된 베어링과, 보이스 코일에 고착된 센터 캡에 고착되어 상기 베어링에 의해 상하 이동 가능하게 지지된 샤프트를 갖는다. 상기 자성 유체는 베어링과 샤프트간의 극간을 충전하고 있다. 본 발명의 스피커는 댐퍼를 없앰으로써 종래에 없는 저 f₀를 실현할 수 있다. 또한, 자성 유체에 의해서 베어링과 샤프트간의 마찰이나 공진을 흡수시키고, 또, 오목부에 자성 유체를 유지하여 샤프트와 베어링간으로의 자성 유체로의 공급을 원활하게 행하기 때문에, 이상음의 발생을 억제할 수 있으며, 대진폭 동작이 가능한 스피커가 된다.

Description

스피커{SPEAKER}

종래의 기술을 도 7의 스피커의 단면도에 의해 설명한다. 또한, 도 8은 다른 종래의 스피커의 단면도이다. 종래의 스피커는 도 7에 도시하는 바와 같이, 프레임(1), 요크(2), 자석(3), 탑 플레이트(4), 진동판(9), 에지(10), 댐퍼(11), 보이스 코일(12), 더스트 캡(14) 및 자기 갭(15)으로 구성되어 있다. 에지(10)는 주로 진동판(9)의 중심 유지와, 밀폐성, 댐퍼(11)는 주로 진동판(9)의 중심 유지와 그 유연도를 이용한 저역 공진 주파수(이하, f₀이라고 칭한다)의 콘트롤의 역할을 갖고 있다.

댐퍼(11)의 유연도가 높으면 스피커 전체의 유연도도 높아지고, f₀는 저하한다. 스피커의 저역 재생 한계 주파수는 거의 f₀에 의해서 결정되기 때문에, 댐퍼(11)의 유연도의 설정은 저음에서의 주요 설계 요소의 하나이다.

최근, 디지털 기술 등의 진보에 따른 재생 주파수의 확대에 의해, 스피커에 대해서도 보다 낮은 주파수의 재생이 요구되고, 종래에 없는 낮은 f₀를 갖는 스피커도 요구되어 오고 있다.

이것에 대해서, 종래의 스피커에서 f₀를 낮추기 위해서 간단히 댐퍼(11)의 유연도를 크게 해 가면, 댐퍼(11)의 중심 유지력이 약해져서 진동 부품의 지지 상태가 불안정하게 된다. 중심 유지력이 약한 상태에서는 진동 부품의 롤링이 일어나기 쉽고, 보이스 코일(12)이 자기 갭 내에서 요크(2)나 탑 플레이트(4)에 접촉하여 이상음이나 음질의 열화가 발생하며, 최악의 경우, 보이스 코일(12)의 단선이나 진동 부품의 파괴로 이어진다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해서 제안된 스피커를 도 8에 의해, 도 7과의 상이점만 설명한다. 개량형 스피커는 도 8에 도시하는 바와 같이, 종래의 구성 요소에 더하여 베어링(5), 샤프트(8) 및 센터 캡(13)을 갖고 있다. 보이스 코일 보빈의 상단에 고정한 센터 캡(13)의 중심에 샤프트(8)를 설치하고, 자기 회로에 형성된 관통구멍에 고정한 베어링(5)에서 상기 샤프트(8)를 받는 구성으로 되어 있다. 즉, 도 7의 스피커의 댐퍼(11) 대신에 샤프트(8)가 진동 부품을 지지하는 것이다. 댐퍼(11)가 없기 때문에, 유연도가 대단히 높은 댐퍼(11)를 사용한 것과 동일 효과를 기대할 수 있는 동시에, 샤프트(8)에 의해서 항상 진동 부품의 중심은 유지되어 있다.

그러나, 도 8의 종래의 스피커에서는, 샤프트(8)와 베어링(5)간의 마찰이나, 샤프트(8)와 베어링(5)의 극간에 의해 진동이 발생하고, 이것이 샤프트(8)를 통해서 진동판(9)에 전달되며, 확대된 이상음을 발생한다. 이 때문에, 샤프트(8)와 진동판(9)의 사이에 흡음 재료를 삽입하는 등의 대책이 필요하게 되지만, 대책을 행하면 샤프트(8)의 지지가 불안정하게 되어, 완전하게는 이상음의 발생을 멈출 수 없는 등의 과제를 남기게 되었다.

본 발명은 이상과 같은 종래의 스피커의 결점을 제거하고, 이상음의 발생을 억제하면서, 대 진폭 동작이 가능한 스피커를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

(발명의 개시)

본 발명의 스피커는 자기 회로에 설치된 관통구멍과, 이 관통구멍의 주변에 설치되어, 자성 유체를 유지하는 오목부를 갖는다. 또한 본 발명의 스피커는 상기 관통구멍에 설치된 베어링과, 보이스 코일에 고착된 센터 캡에 고착되어 상기 베어링에 의해 상하 이동 가능하게 지지된 샤프트를 갖는다. 상기 자성 유체는 베어링과 샤프트 사이의 극간을 충전하고 있다.

본 발명의 스피커는 댐퍼를 없앰으로써 대단히 높은 유연도의 댐퍼로 구성된 것과 등가가 되고, 종래에 없는 저 f₀를 실현할 수 있다. 또한, 자성 유체에 의해서 베어링과 샤프트간의 마찰이나 공진을 흡수시키고, 또 오목부에 자성 유체를 유지하여 샤프트와 베어링간으로의 자성 유체의 공급을 원활하게 행하기 때문에, 이상음의 발생을 억제할 수 있고, 대진폭 동작이 가능한 스피커가 된다.

본 발명의 한 실시 형태의 스피커는 자석측의 요크면의 관통구멍 주변에 오목부를 설치한 것이다. 이 구조에 의하면 탑 플레이트 내에서의 베어링 길이를 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 샤프트의 스러스트 방향의 지지를 안정적으로 행할수 있는 것이다.

본 발명의 다른 실시 형태의 스피커는 자석측의 탑 플레이트면의 관통구멍 주위에 오목부를 설치한 것이다. 이 구조에 의하면 자성 유체를 베어링 근방에서 유지하여 베어링으로의 자성 유체의 공급을 보다 부드럽게 행할 수 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 형태의 스피커는, 상기 본 발명의 구조에 또한 댐퍼를 부가한 것이다. 이 구조에 의하면, 댐퍼를 부가하지 않은 스피커보다 유연도의 점에서 다소 떨어지지만, 샤프트와 베어링만으로는 제어 곤란한 대진폭시의 도약 현상이나 상하 진폭의 대칭성의 개선을 도모하는 것을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 형태의 스피커는, 탑 플레이트의 상면에서의 관통구멍 주위에 베어링 커버를 설치한 것이다. 이 구조에 의하면, 자성 유체가 자기 회로의 표면으로 유출되어, 자기 갭으로 침입하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 형태의 스피커는, 샤프트를 지지하는 베어링에 샤프트 직경보다 큰 내경을 갖는 베어링 부분을 설치한 것이다. 이 구조에 의하면, 이 큰 내경 부분을 자성 유체의 유지에 사용하여 자성 유체의 보다 안정적인 공급을 가능하게 하는 동시에, 베어링의 외부와의 필요한 길이를 확보하면서 베어링의 샤프트의 지지 부분을 짧게 하여 마찰 저항을 줄일 수 있는 것이다.

본 발명은 각종 음향 기기에 사용되는 스피커에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 스피커의 한 실시 형태의 단면도,

도 2는 다른 전개예의 스피커의 단면도,

도 3은 다른 실시 형태의 스피커의 단면도,

도 4는 동일 스피커의 입력 정현파 주파수 대 상하 진폭의 최대값을 도시하는 특성도,

도 5는 다른 실시 형태의 스피커의 단면도,

도 6은 동일 스피커의 요부인 베어링의 단면도,

도 7은 종래의 스피커의 단면도,

도 8은 종래의 개량형 스피커의 단면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태를 도 1 내지 도 6에 의해 설명한다. 또한, 종래 기술과 동일 부분에는 동일 번호를 붙여서 설명을 생략한다.

(실시 형태 1)

본 발명의 일 실시 형태의 스피커를 도 1 및 도 2에 의해 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 스피커는 요크(2a), 자석(3a), 탑 플레이트(4a)로 내자형의 자기 회로(A)를 구성하고, 그 중앙에는 관통구멍(2b)이 설치되어 있다. 프레임(1)은 상기 자기 회로(A)의 요크(2a)에 고정된다. 진동판(9)과 에지(10)는 프레임(1)에 고정된다. 보이스 코일(12)의 보빈(17)은 진동판(9)의 내주에 고정되고, 보이스 코일(12)은 요크(2a)와 탑 플레이트(4a)로 형성되는 자기 갭(15) 내에 유지된다. 센터 캡(13)은 보빈(17)의 상단에 보빈(17)과 중심축을 맞춰서 고정된다.

베어링(5)은 관통구멍(2b)에 중심축을 맞춰서 고정되어 있다. 샤프트(8)는 상단을 센터 캡(13)의 중심에 고정되는 동시에 베어링(5)에 의해서 상하 이동 가능하게 지지되어 있다.

요크(2a)의 자석(3a)과의 접촉면의 관통구멍(2b)의 주위에는 오목부(6)가 설치되어 있다. 오목부(6)의 직경은 관통구멍(2b)보다 크다. 오목부(6)는 자기 회로의 중간에 형성된 극간이기 때문에, 관통구멍(2b) 내에서 다른 부분보다도 자속 밀도가 높은 부분이 된다. 이 때문에, 베어링(5)의 근방에 주입된 자성 유체(7)는 오목부(6)에 유지되고, 관통구멍(2b) 내에 유출되어 상실하는 경우가 없다. 이와 같이 오목부(6)에 유지된 자성 유체(7)는 샤프트(8)의 상하 이동에 의해서 베어링(5)과 샤프트(8)의 극간에 항상 공급된다.

상기 오목부의 형성 방법으로서는, 상기 관통구멍에 중심선을 맞춘「카운터 보링(counter boring)」이나, 요크의 형성시에 동시에, 또는 별도로 프레스 하는 등의 수단이 있다. 이들 수단에 의해 관통구멍의 전체 주위에 용이하게 오목부를 형성할 수 있다. 오목부의 평면 형상은 형성 방법으로부터는 원형이 가장 제조하기 쉽지만, 특별히 원형에 제한되는 것은 아니다. 또, 오목부(6)는 반드시 관통구멍의 전체 주위에 형성될 필요는 없고, 오목부(6)와 샤프트(8)를 연결하는 경로만 형성되어 있으면, 오목부(6)는 관통구멍 근방에 형성되어 있으면 좋다.

또, 상기 실시 형태에서는 오목부(6)가 요크(2)의 자석측의 면 상에 있기 때문에, 탑 플레이트(4a) 내에서의 베어링(5)의 길이는 자유롭게 결정할 수 있다.

도 2는 본 실시 형태의 다른 전개의 예이다. 도 2에 도시하는 스피커에서는 오목부(6a)를 탑 플레이트(4c)의 관통구멍(2b) 주위의 자석(3a)과의 접촉면에 설치하고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 오목부(6a)가 막히지 않도록 베어링(5a)의 길이를 조정하면, 이 전개예와 같이 자성 유체(7)를 베어링(5a)의 근방에서 유지함으로써 자성 유체(7)를 보다 원활하게 베어링(5a)에 공급할 수 있다.

이상과 같이 구성된 스피커, 예를 들면 12㎝ 구경의 스피커에서의 비교에서는 종래의 스피커에서는 f₀은 60㎐ 정도가 한계인 것에 반해서, 본 발명에 의한 스피커에서는 30㎐ 이하의 f₀까지 가능하게 되는 것이 확인되었다. 또한, 베어링(5)과 샤프트(8)에 의한 마찰음이나 공진음도 완전하게 억제되고, 대 진폭에서도 안정하게 동작하는 스피커를 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

(실시 형태 2)

본 발명의 스피커의 제2 실시 형태를 도 3, 도 4에 의해, 특히 실시 형태 1과의 상이점에 대해서 설명한다.

도 3은 본 실시 형태의 스피커의 단면도이고, 도 4는 최대진폭-주파수 특성을 도시하는 특성도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 스피커의 실시 형태 1과의 상이점은 외주를 프레임(1)에 고착하고, 내주를 보이스 코일(12)에 고착한 댐퍼(11)를 갖는 점이다. 실시 형태 1과 같이 댐퍼가 없는 경우, 진동 시스템의 유연성은 충분히 얻을 수 있지만, 상하 동작은 에지(10)가 완전히 연장될 때까지 제어되지 않아, 도약 현상이나 진폭의 상하 비대칭에 의한 변형을 발생시키기 쉽다. 본 실시 형태의 구조는 이것을 개선하는 것으로, 스피커를 보다 안정하게, 보다 변형이 적도록 동작시키는 것이다.

이 때문에, 댐퍼(11)의 특성은 통상 동작에서는 진폭 직선성이 높고, 보이스 코일(12)이 자기 갭(15)을 떨어뜨리는 대입력 동작에서는 진폭을 서서히 억제하는 것이 바람직하다. 또, 본 실시 형태에서는 댐퍼(11)에 중심 유지의 기능을 구하지 않기 때문에, 낮은 F₀를 유지하기 위해서 댐퍼(11)의 유연도를 높게 하는 것은 용이하다.

도 4는 본 실시 형태의 12㎝ 구경의 스피커를 소형 박스에 넣어서「입력 정현파 주파수」대「상하 진폭의 최대값」을 실측한 것으로, (a)는 실시 형태 1의 스피커, (b)는 본 실시 형태의 것이다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, (a)에 도시하는 스피커의 특성에 비해서 (b)는 진폭의 변화가 안정하고 있고, 상하 진폭량의 대칭성도 대폭으로 개선되어 있으며, 본 실시 형태 2의 효과가 확인되고 있다.

(실시 형태 3)

도 5는 본 발명의 제3 실시 형태의 스피커의 단면도이고, 도 6은 요부인 베어링의 단면도이다. 이하, 본 실시 형태의 스피커의 실시 형태 1 및 2의 상이점에 대해서 설명한다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 스피커의 실시 형태 1과의 상이점은, 베어링(5)을 둘러싸는 베어링 커버(16)를 탑 플레이트(4a) 상면의 관통구멍(12b)의 주위에 설치한 것이다. 베어링(5)의 상단에 자성 유체(7)가 배어 나온 경우, 베어링 커버(16)가 없으면 자성 유체(7)가 자기 갭(15)에 흡인될 가능성이 있다. 만약, 자성 유체(7)가 자기 갭(15)에 대량으로 흡인되면, 자성유체(7)가 자기 갭(15)을 막아서 이상음을 발생한다든지, 베어링(5)과 샤프트(8) 사이의 자성 유체(7)가 부족하여 이상음을 발생할 가능성이 있다. 본 실시 형태는 상기 과제를 해결하여 신뢰성의 향상을 도모하는 것으로, 베어링 커버(16)가 둑이 되어 자성 유체(7)의 흐름을 멈추는 것이다.

베어링 커버(16)로 막아서 멈춰진 자성 유체(7)에는 자기 갭(15)보다 항상 수평 방향으로 흡인력이 작용하기 때문에, 자성 유체(7)는 베어링 커버(16) 내측의 저부에 유지되고, 그 일부는 샤프트(8)의 상하 이동에 의해서 다시 베어링(5) 내에 공급된다. 이 목적을 위해서, 베어링 커버(16)의 높이는 1㎜ 이상인 것이 바람직하다. 베어링 커버(16)의 재료는 자속 누설이나 조립 용이의 점에서 비자성체인 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는 자속 밀도가 높은 오목부(6)에 더하여, 베어링 커버(16)에 의해서 자성 유체(7)의 유출에 2중의 안전성을 갖게 하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 베어링(5)은 도 6에 그 단면을 도시하는 바와 같이, 내경 X와 X 보다 큰 내경 Y를 갖도록 형성되고, 내경(X)은 샤프트(8)를 지지하고, 내경(Y)은 샤프트(8)와의 사이에 적당한 갭이 설치되어 있다. 이것에 의해 베어링(5)의 외부는 필요한 길이를 유지하면서 샤프트(8)의 지지부의 길이를 줄여서 마찰 저항을 줄일 수 있다.

또, 내경(Y)의 갭부가 자성 유체(7)를 축적함으로써, 자성 유체의 보다 안정한 공급이 가능하게 된다.

실험 결과에 의하면 내경 X와 내경 Y와의 차이는 0.1㎜∼0.5㎜ 정도가 적당하였다.

이상과 같이 본 발명의 스피커는 베어링에 의해서 상하 이동 가능하게 된 샤프트로 센터 캡을 통해서 보이스 코일을 지지하는 동시에, 베어링과 샤프트 사이에 자성 유체를 개재시킨 것이다. 이 때문에, 본 발명의 스피커는 낮은 f₀를 갖고, 이상음을 수반하지 않고 안정하게 동작한다. 그 결과, 저음의 재생 주파수의 확대와 낮은 변형을 실현할 수 있으며, 음질이 향상된 스피커의 제공이 가능하게 되는 것이다.

Claims

자기 갭과, 관통구멍과, 상기 관통구멍의 주변에 설치된 오목부를 갖는 자기 회로;

상기 자기 회로에 고정된 프레임;

외주가 상기 프레임에 고정된 진동판;

상기 자기 갭에 유지된 보이스 코일;

상기 진동판에 고정된 보이스 코일 보빈의 상단에 고정된 센터 캡;

상기 관통구멍에 고정된 베어링;

상기 센터 캡에 고정되어 상하 이동을 가능하게 상기 베어링으로 지지된 샤프트; 및

상기 샤프트의 주변에 충전된 자성 유체로 구성되는 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항에 있어서,

상기 오목부는 상기 관통구멍의 전체 주위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항에 있어서,

상기 자기 회로가 요크와, 자석과, 탑 플레이트로 구성되는 동시에, 상기 자석측의 요크 면에 오목부를 설치한 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항에 있어서,

상기 자기 회로가 요크와, 자석과, 탑 플레이트로 구성되는 동시에, 상기 자석측의 탑 플레이트 면에 오목부를 설치한 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

내주가 상기 보이스 코일 보빈에 고정되고, 외주가 상기 프레임에 고정된 댐퍼를 더 갖는 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 탑 플레이트의 관통구멍 주위에 베어링 커버를 설치한 것을 특징으로 하는 스피커.
제5항에 있어서,

상기 탑 플레이트의 관통구멍 주위에 베어링 커버를 설치한 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샤프트를 지지하는 내경과, 상기 내경보다 큰 내경을 갖는 베어링을 설치한 것을 특징으로 하는 스피커.
제5항에 있어서,

상기 샤프트를 지지하는 내경과, 상기 내경보다 큰 내경을 갖는 베어링을 설치한 것을 특징으로 하는 스피커.
제7항에 있어서,

상기 샤프트를 지지하는 내경과, 상기 내경보다 큰 내경을 갖는 베어링을 설치한 것을 특징으로 하는 스피커.