KR200284571Y1 - 자화필름을 이용한 고정형 코일구조를 갖는단방향/양방향 전기-음향 변환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스피커에 관한 것으로, 구동신호에 의해 코일로부터 발생되는 교번 자계와 상기 마그네트로부터 발생되는 비교번 자계의 상호작용에 따라 자화 필름형태의 진동판이 상하로 변위되어 구동신호에 대응되는 음향이 발생되는 자화 필름을 이용한 고정형 코일(fixed coil) 구조를 갖는 단방향/양방향 전기-음향 변환기에 관한 것이다. 본 고안은 내부에 요홈이 형성되고, 교번 자계와 비교번 자계의 증감의 변화를 담당하는 요크와, 요크의 외부에 설치되어 비교번 자계를 발생하는 마그네트와, 요크의 외부와 마그네트의 내부에 설치되어 구동신호가 인가될 때 교번 자계를 발생하는 고정형 코일과, 요크, 코일 및 마그네트를 고정하며 관통구멍이 형성된 요홈구조의 프레임과, 요크 위에 일정 간격을 두고 배치되어 비교번 자계 발생 시 교번 자계와의 상호작용에 따라 구동신호에 대응한 음향이 발생되는 자화필름 형태의 진동판과 진동판의 노출을 방지하는 프로텍터로 구성되며, 상기 구동신호에 의해 코일로부터 발생되는 교번 자계와 상기 마그네트로부터 발생되는 비교번 자계의 상호작용에 따라 자화필름 형태의 진동판이 상하로 변위되어 구동신호에 대한 음향이 발생되는 것을 특징으로 한다.

Description

자화필름을 이용한 고정형 코일구조를 갖는 단방향/양방향 전기-음향 변환기{Unilateral/Bilateral Electric-Sound Converter Having Fixed Coil Structure Using Magnetization Film}

본 고안은 스피커에 관한 것으로 특히, 자화 필름을 이용한 고정형 코일구조를 갖는 단방향 소형 스피커(Micro speaker) 및 양방향 스피커의 코일을 프레임에고정시켜 외부신호 입력시 진동판만이 진동함으로써 기존의 무빙코일 조립체가 갖는 진동의 방해로 인한 저효율 음향변환 및 하이파워(Hi-power)에 대한 문제점을 개선한 단방향/양방향 전기-음향 변환기에 관한 것이다.

단방향 소형 스피커는 소리의 전달을 필요로 하는 각종 전자 제품류의 전기 신호를 음향으로 변환하는 전기-음향 변환기의 일종으로서, 통상 종래의 소형 스피커는 그 변환 이론에 입각한 구조별로 크게 나누어 동전형(動電形 ; Electrodynamic type)스피커와 전자형(電磁形 ; Electromagnetic type)스피커('부저'라고도 칭함)로서 구분된다.

이러한 동전형 스피커는 단일 마그네트가 요크의 내부에 설치되고, 마그네트의 상부에 톱플레이트가 설치된 자기회로의 자기갭에 보이스 코일이 권취된 보빈이 위치해 있다. 또한 보빈의 상부는 각각 외주부가 프레임의 상부와 하부에 고정되고 중심부가 원형으로 천공된 진동판과 댐퍼에 고정되며, 진동판의 중앙부에 보빈의 구멍을 막기 위한 센터캡('더스트캡'이라고도 칭함)이 결합된 구조를 갖고 있다.

그러나 휴대폰, 캠코더, 노트북 PC, 초소형 카세트 등에 사용되는 소형 스피커는 세트의 소형화에 대응하여 초소형이면서 극박형 구조를 이룰 수 있도록 댐퍼를 생략하고 프레임 부분의 높이를 낮춘 동전형 구조를 채용하고 있다.

도 1a는 종래의 동전형 스피커의 단면도를 나타낸 것이고, 도 1b는 도 1a의 코일선 고정구조를 보여주는 진동판의 배면도를 나타낸 것이고, 도 1c는 도 1a의 보빈에 대한 확대도를 나타낸 것으로서, 요홈구조의 프레임(2) 상단에 덮여있는 프로텍터(1)와, 프레임(2)의 배면 일측에 고정 결합된 단자판(9)과, 프레임(2)의 배면 중심부에 고정 결합된 요크(8)와, 상기 요크(8)의 내측에 결합된 마그네트(6)와, 상기 마그네트(6) 상면에 결합된 플레이트(7)로 구성된다. 상기 진동판(3)에 고정된 무빙 코일(5)은 요크(8)와 플레이트(7) 사이에 형성된 자기갭(G) 사이에서 유동이 가능토록 프레임(2)의 중간 단차부에 형성된 진동판(3)의 에지가 고정된다.

여기서 미 설명부호 10은 통기공, 11은 신호 도입선을 나타낸다.

상기와 같이 구성된 동전형 스피커는 고정된 자기회로에서 발생되는 비교번(직류) 자속과 상하 유동 가능한 무빙 코일(5)에서 발생되는 교번(교류) 자속이 플레밍의 왼손법칙에 따라 서로 반응하여 발생되는 흡입 및 반발력에 의해 진동판(3)과 무빙 코일(5)이 상/하로 진동되어 구동신호에 대응되는 음향을 발생시킨다.

그러나 이러한 동전형 스피커를 캠코더, 노트북, 소형 카세트, 정보통신 휴대 단말기 등에 적용하기 위해 초소형으로 제작할 경우, 포터블 전자기기가 요구하는 저음 및 고음영역의 확장 재생이 불가능하다. 예를 들어, 도 1c와 같이 스피커의 상하 높이가 4mm, 직경 20mm인 경우는 보빈(4)의 길이(h)는 약 2.3mm, 직경 9.5mm로 설정되며, 이 경우 보빈(4)의 전체길이는 코일(5)과 플렉시블 와이어(11) 사이의 연결영역(a), 코일 권취영역(b), 마진(c)이 각각 0.9, 1.2, 0.2mm로 할당된다.

즉, 직경 0.8mm 플렉시블 와이어(11)가 접착에 의해 코일(5)과 접착되는 경우 코일 조립체(15)가 상하로 진동 가능한 진동폭(d)은 플렉시블 와이어(11)와 요크(8)의 상단부 사이의 거리인 0.3-0.4mm 정도로 설정된다. 이때, 설정된진동폭(d) 이상으로 코일 조립체(15)가 진동을 하게 되는 경우 플렉시블 와이어(11)의 접착부분(16)이 요크(8)의 상단부와 접촉하여 터치(touch)잡음이 발생하게 되며 음향 재생 제품으로서의 가치를 상실하게 되는 것이다.

따라서, 종래에는 보빈(4)의 하단과 요크(8)의 바닥 사이에 최소한 0.7mm 이상의 여유공간(이때, 여유공간은 마그네트의 높이에 따라 증가 가능)이 있음에도 불구하고 자기갭(G)이 확장될 경우 효율이 크게 떨어지는 결과를 초래하게 되므로 실질적으로 확장이 불가능하였다.

이러한 진동 가능한 진동폭(d)은 허용 가능한 입력을 제한할 수밖에 없으며 제한된 진동폭(d) 때문에 사용 가능한 자석의 크기도 제한되어 고출력/고효율을 실현하는 것이 구조적으로 불가능하고, 코일 조립체(15)의 원활한 진동을 억제하기 위하여 진동판(3)의 에지에 부드러운 소재를 사용할 수 없기 때문에 에지의 스티프네스에 비례하는 스피커의 저역 공진 주파수를 낮추는 것이 곤란하였다.

더욱이, 외부로부터 무빙 코일(5)로 구동신호를 공급하기 위해 플렉시블 와이어(11)를 사용하여 도 1a 내지 도 1c와 같이 양단부를 강력 접착제(12)(13)로 고정하고 플렉시블 와이어(11)의 중간부분을 부드러운 접착제(14)를 사용하여 진동판(3)에 고정시키는 방법을 사용하고 있으나, 이 또한 과입력신호 인가 시 플렉시블 와이어(11)가 이를 견디지 못하고 단선되거나 접착제 사용으로 인해 경시 변화를 일으켜 진동판과 코일이 분리되는 문제점이 있었다.

또한, 자기갭(G)은 스피커와 리시버 효율과 밀접한 관계가 있는 중요 변수이기 때문에 진동판(3)과 코일(5) 조립시 동심원의 확보가 되도록 접착제로 접착해야하는데 반해 작업성이 떨어지며 불량률이 높다.

일반적으로 사용되고 있는 리시버 제품은 실질적인 정격입력에 있어서, 직경이 20mm 이하 제품의 정격입력은 0.01(W)∼0.1(W) 정도이고, 직경 36mm 제품의 경우는 0.2(W)∼ 0.5(W)정도이며, 직경 50∼57mm 제품은 0.5(W)∼1(W) 정도의 전력을 수용하고 있다.

또한, 소형 스피커는 현재 최고품이 직경 20mm일때 정격입력 0.2∼0.3(W)이고, 최대입력 0.5(W) 정도의 전력을 수용한다.

이와 같이 스피커의 크기가 작아짐에 따라 구조적인 많은 제약이 야기되어 일반적으로 저음공진 주파수는 높아지고, 효율과 출력은 낮아지게 되는 것이다.

도 1d는 전자형 소형 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 동일명칭에는 동일부호를 사용한다.

전자형 소형 스피커는 요홈구조의 프레임(2)의 상단에 덮여있는 프로텍터(1)와, 프레임(2)의 배면 일측에 고정 결??된 단자판(9)과, 프레임(2)의 배면 중심부에 고정 결합된 요크(8)와, 요크(8)의 상단 외측에 고정된 마그네트(6)와, 요크(8)의 외측에 고정된 코일(5)로 구성되며, 상기 마그네트(6)와 고정코일(5)의 상부에는 강자성 자로(磁路)계열의 밸런스 웨이트(19)가 결합된 강자성 자로(磁路)계열 소재의 상하 유동 가능한 진동판(18)이 삽설되어 있는 구조를 갖고 있다.

상기 전자형 소형 스피커는 요크(8)의 외곽에 고정된 마그네트(6)와 내측의 센타폴(8)에 고정된 코일(5)에 의해 발생되는 전자기력의 상호 증감에 의해 초 고 투자율체이며 강자성체인 퍼멀로이(Permalloy) 소재의 진동판(18)과 밸런스웨이트(19)가 초기상태의 위치로부터 상하로 변위함에 따라 음향을 발생시킨다.

즉, 금속체(金屬體)를 끌어당기는 마그네트(6)의 일정한 흡인력이 코일(5)에서 발생되는 교류성 교번 자속과 반응하여 가감이 이루어질 때, 마그네트(6)와 코일(5)은 모두 고정되어 있기 때문에 일체화되어 있는 밸런스 웨이트(19)와 진동판(18)의 텐션(tension)에 의해 변위가 발생하여 음향이 발생되는 것이다.

더욱이, 전자형 스피커는 무엇보다도 진동판(18)은 에지와 바디 부위가 일체화된 강자성의 금속체로 구성되기 때문에 상하 진동이 자유롭지 못하며, 진동판(18)이 진동하는데 필요한 상하 공간이 극히 협소하여 광대역 및 대 입력의 음향재현이 불가능하기 때문에 종래의 전기-음향변환이론 및 구조로 이루어진 전자형 스피커는 그 실질적인 응용에 있어서 극히 협소한 1∼2KHz의 단음신호만을 재생하는 부저(Buzzer)기능으로만 사용되고 있는 실정이다.

따라서, 향후 비디오, 오디오, 사무처리의 기능이 모두 복합화된 소형화 개인정보처리 단말기의 실현을 위해서는 초소형이면서도 광대역의 음향 재생과 대 입력을 수용할 수 있는 슈퍼급 소형 스피커의 출현이 시급한 과제로 떠오르고 있다.

양방향 스피커는 혼스피커 또는 콤포넌트 시스템과 같은 하이파이 오디오 시스템에 사용되며 일정한 주파수 대역을 커버하는 우퍼, 미드레인지 및 트위터 등으로 이루어지는 시스템 스피커와, 하나의 유닛으로 전 주파수 대역을 커버하는 일반 스피커와, 초소형 캠코더, 워크맨 등과 같이 초경량·초슬림형 구조를 갖는 마이크로스피커와, 이동통신단말기에 사용되는 리시버와, 일부가 귀속에 삽입되는 구조를 갖는 이어폰과, 특정 대역의 주파수만을 수신하는 부저로 분류된다.

이동통신단말기는 통신기술이 발전함에 따라 배터리의 소형화와 디스플레이의 대형화 추세에 의해 플립형에서 폴더형으로 제품의 디자인과 기술이 전개되어 가고 있다. 이러한 폴더형 이동통신단말기는 내측에 디스플레이가 장착된 커버와 내측에 다수의 키패드가 설치된 본체로 구성되어 있으며, 이동통신단말기는 1개의 외장형 스피커와 1개의 내장형 리시버를 각각 구비하고, 단말기에 호출이 검출되면 외부 스피커를 동작시켜 사용자에게 호출을 알리는 벨소리를 들려주고, 사용자가 커버를 열면 내부 리시버를 통하여 호출자의 음성을 들려주고 있다. 더욱이 상기 외부 스피커는 통신기술과 인터넷의 발달에 따라 단순한 벨소리뿐 아니라 각종 오디오 신호를 마치 오케스트라와 같이 큰 음압으로 재생하여야만 한다.

그러나, 이러한 분리형 1스피커-1리시버를 채용하는 경우 각각 독립된 기능을 발휘하여 주파수특성 등의 성능은 가장 우수하더라도, 상대적으로 제품의 단가가 높고 단말기의 많은 공간을 점유하게 되어 점차적으로 소형화를 지향하는 추세에 적합한 해결방안이 되지 못하고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 두 가지 형태의 양방향 스피커가 제안되었다.

도 2는 양방향 스피커 형태 1을 나타낸 것으로, 1개의 환형 마그네트(21)에 마그네트(21)의 N극으로부터 연장되어 마그네트(21)의 중앙 공간부로 돌출된 요크(22)가 결합되어 형성된 제1자기갭(G1)과, 마그네트(21)의 S극으로부터 연장된 플레이트(23)가 프레임(28)의 내부를 따라 마그네트의 N극으로 연장되어 형성된 제2자기갭(G2)이 형성된다. 이때, 상기 제1자기갭(G1)에는 리시버용 진동판(24)과결합된 보이스 코일(25)이 삽입되고 제2자기갭(G2)에는 스피커용 진동판(26)과 결합된 보이스 코일(27)이 삽입된다. 이때, 미설명 부호 29는 진동판 보호용 프로텍터이고, 30은 터미널 보드이다.

상기와 같은 양방향 스피커는 부품수가 적은 장점이 있는 반면에 단일의 소형 마그네트(21)를 이용하여 리시버(R1)와 스피커(S1)가 구현됨에 따라 플레밍의 왼손법칙에 따라 리시버용 진동판(24) 및 스피커용 진동판(26)을 구동시키기 위한 자기력이 상대적으로 작아지게 되기 때문에, 리시버(R1)와 스피커(S1)의 보이스 코일(25)(27)로 입력되는 구동신호의 입력을 크게 할 수 없어서 출력 음압이 낮아진다. 또한, 상기 스피커는 마그네트(21)로부터 자기력의 공급이 원활하지 못하여 스피커의 음향효율(SPR)이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 양방향 스피커는 리시버(R1)와 스피커(S1)의 자기력을 단지 단일의 환형 마그네트(21)로 제공되어야 하기 때문에 마그네트(21)의 높이를 비교적 높게 유지할 필요가 있어 직경이 17Ø일 때 제품의 높이가 약 5∼6mm 정도를 나타낸다. 그 결과 슬림형 사이즈의 제품을 공급할 수 없다.

도 3은 상기와 같은 양방향 스피커의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 지지프레임 역할을 겸하고 있는 2단 요홈 구조의 요크(32)의 바닥면(32c)에 N극이 위치하도록 원통형 제1마그네트(31)가 장착되고, 상기 제1마그네트(31)의 S극 표면에 제1플레이트(34)가 설치되어 요크(32)의 절곡부위와 제1플레이트(34) 사이에 제1자기갭(G11)이 형성되고, 상기 제1자기갭(G11)에 리시버용 진동판(36)과 결합된 제1보이스 코일(37)이 삽입되어 리시버(R11)가 구성되고 있다.

또한, 스피커(S11)는 하방향으로 3단 요홈(39a)(39b)(39c)이 형성된 구조를 가지며 중앙부가 관통된 지지프레임(38)을 구비하고 있다. 지지프레임(42)의 관통된 중앙부에는 상기 리시버(R11)의 요크 부분 중 상단 외경부(32a)가 삽입 결합되고, 상기 최상부 요홈(39a)인 바닥에는 환형의 제2마그네트(33)와 제2플레이트(35)가 순차적으로 하측방향으로부터 적층되고, 상기 요크(32)의 하단부와 이와 대응하는 제2플레이트(35) 사이에는 제2자기갭(G12)이 형성되며, 상기 제2자기갭(G12)에 스피커용 진동판(38)과 결합된 제2보이스 코일(39)이 삽입된다.

이를 위하여 리시버(R11)와 스피커(S11)의 마그네트(31)(33)를 개별적으로 적용함과 동시에 리시버(R11)의 지지프레임 역할을 겸하고 있는 요크(32)를 스피커(S11)의 요크로서 공유하고 있으며, 내자형 리시버(R11)를 구성하도록 요크(32)의 내면 바닥에 장착되는 제1마그네트(31)와 외자형 스피커(S11)를 구성하도록 요크(32)의 외면 바닥에 장착되는 제2마그네트(33)의 극성을 서로 반대 극성으로 설정한다.

즉, 마그네트(31)(33)의 N극의 배치방향이 서로 반대쪽을 향하도록 장착함으로써 요크(32)에 장착되는 마그네트(31)(33)의 극성은 서로 동일하게 N극이 되도록 한다. 그 결과, 리시버 자기회로가 제1마그네트(31), 요크(32) 및 제1플레이트(34)로 이루어지고, 스피커 자기회로는 제2마그네트(33), 요크(32) 및 제2플레이트(35)로 이루어짐과 동시에 동일 요크(32)를 공유하며, 마그네트(31)(33)의 극성을 서로 반대 극성이 되도록 설치하였기 때문에 제1 및 제2 자기회로의 직류 자기장은 각각 다른 자기회로의 자기장을 증가시키는 방향으로 영향을 미치게 된다.

한편, 제1자기갭(G11)과 제2자기갭(G12)에 삽입된 보이스 코일(37)(39)은 이동통신단말기 등의 본체로부터 인가되는 제1및 제2 구동신호에 따라 각각 교류성 회전 자기장을 발생하게 된다.

그 결과, 코일(37)(39)과 자기회로 사이에는 각각 플레밍의 왼손법칙이 작용하여 코일의 상하 변위가 발생되고, 그 결과 각각의 코일과 결합된 진동판(36)(38)도 같이 진동하게 됨으로써 공기의 소밀파를 생성하게 되어 음향이 발생하게 된다.

상술한 바와 같이 양방향 스피커에 채용되는 전체적인 마그네트(31)(33)의 체적이 종래에 비하여 절대적으로 증가함에 따른 자속력의 증가에 따라 보이스 코일(37)(39)에 대한 입력이 상대적으로 증가할지라도 평탄한 주파수 특성을 나타내는 원음재생이 진동판(36)(38)으로부터 얻어질 수 있고, 그 결과 종래의 양방향 스피커 형태 1에 비하여 3∼4dB 이상 더 높은 고출력이 얻어지게 된다. 즉, 적어도 2배 이상의 음압 증가의 효과를 갖는다.

그러나, 이러한 양방향 스피커 또한 상기의 동전형 스피커와 마찬가지로 설정된 진동 폭 이상으로 코일 조립체가 진동하게 되면 터치잡음이 발생하여 음향재생제품으로서의 가치를 상실하게 되는 문제점이 발생한다.

따라서 본 고안은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 진동판이 자화됨으로써 기존의 무빙 코일 조립체가 갖는 상하 진동의 방해로 인한 저효율 음향 변환 및 코일과 플레이트사이의 간섭으로 인한 하이 파워에 대한 부적합을 개선하여 소형 전자기기에서 초소형으로 하이 파워(Hi-power), 고효율의 음향변환 및 광대역의 주파수 재생 특성을 갖는 단방향 소형 전기-음향 변환기 및 양방향 전기-음향 변환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 다른 목적은 초소형으로 코일과 진동판을 분리하여 진동판의 허용가능한 진폭에 영향을 받지 않고 대 입력수용이 가능하여 고출력 및 고효율의 음향 재생이 가능한 기술을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 자화필름을 이용한 고정형 코일구조를 갖는 단방향/양방향 전기-음향 변환기는, 교번 자계와 비교변 자계의 증감의 변화를 담당하는 요크와, 요크의 외부에 설치되어 비교번 자계를 발생하는 마그네트와, 요크의 외부와 마그네트의 내부에 설치되어, 외부로부터 신호 도입선을 통하여 전기적인 구동신호가 인가될 때 교번 자계를 발생하는 권취된 고정형 코일과, 상기 요크, 코일 및 마그네트를 고정하며 관통구멍이 형성된 요홈 구조의 프레임과, 요크 위 일정간격을 두고 배치되어 비교번 자계 발생 시 교번 자계와의 상호작용에 따라 구동신호에 대응하는 음향을 발생하는 자화 필름 형태의 진동판 및 진동판의 노출을 방지하는 프로텍터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

코일은 진동판이 독립적으로 입력신호의 제한 없이 충분히 진동할 수 있도록 프레임에 고정되어 스피커의 변환효율(SPL)이 향상되는 것을 특징으로 한다.

코일은 인출된 플렉시블 와이어가 고정판과 분리되어 프레임에 고정됨으로써 진동판이 충분한 진동폭을 갖는 것을 특징으로 한다.

양방향 전기-음향 변환기는 2개의 마그네트가 N극 배치방향을 서로 반대가되도록 설치하여 제 1 및 제 2 자기회로의 직류 자기장이 각각 다른 자기회로의 자기장을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

도 1a는 종래의 동전형 스피커의 단면도.

도 1b는 도 1a의 코일선 고정구조를 보여주는 진동판의 배면도.

도 1c는 도 1a의 보빈에 대한 확대도.

도 1d는 종래의 전자형 스피커의 단면도.

도 2는 종래의 양방향 스피커 형태 1의 단면도.

도 3은 종래의 양방향 스피커 형태 2의 단면도.

도 4는 본 고안에 의한 제 1 실시예에 따른 단방향 소형 스피커의 단면도.

도 5는 본 고안에 의한 제 2 실시예에 따른 단방향 소형 스피커의 단면도.

도 6은 본 고안에 의한 제 3 실시예에 따른 단방향 소형 스피커의 단면도.

도 7은 본 고안에 의한 제 4 실시예에 따른 단방향 소형 스피커의 단면도.

도 8은 본 고안에 의한 제 5 실시예에 따른 단방향 소형 스피커의 단면도.

도 9는 본 고안에 의한 제 6 실시예에 따른 단방향 소형 스피커의 단면도.

도 10은 본 고안에 의한 제 7 실시예에 따른 단방향 소형 스피커의 단면도.

도 11은 본 고안에 의한 제 8 실시예에 따른 양방향 스피커의 단면도.

도 12는 본 고안에 의한 제 9 실시예에 따른 양방향 스피커의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1, 29, 40 ; 프로텍터 2, 28, 42, 100 ; 프레임

3, 18, 24, 26, 36, 38 ; 진동판 4 ; 보빈

5, 25, 27, 37, 39 ; 코일 6, 21, 31, 33 ; 마그네트

7, 23, 34, 35 ; 플레이트 8, 22, 32 ; 요크

9 ; 단자판 10 ; 통기공

11, C ; 신호 도입선 12, 13 ; 강력접착제 부분

14 ; 부드러운 접착제 부분 15 ; 코일조립체

16 ; 신호도입선부분에서 요크와 최단거리 부분

19 ; 밸런스 웨이트 30 ; 터미널 보드

32a ; 외경부 32c ; 요크바닥

39a, 39b, 39c ; 요홈 41 ; 터미널 보드

S1, S11 ; 스피커 R1, R11 ; 리시버

G, G1, G2, G11, G12 ; 자기갭 D, D1, 17 ; 납땜부분

이하, 본 고안의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 기술한다.

도 4 내지 도 10은 본 고안에 의한 단방향 소형 스피커의 단면도를 나타낸 것이고, 도 11 및 도 12는 본 고안에 의한 양방향 스피커의 단면도를 나타낸 것이다.

본 고안에 의한 단방향 스피커는 교번 자계와 비교변 자계의 증감의 변화를 담당하는 요크(8)와, 요크(8)의 외부에 설치되어 비교번 자계를 발생하는 마그네트(6)와, 요크(8)의 외부와 마그네트(6)의 내부에 설치되어 외부로부터 신호 도입선(11)을 통해 전기적 구동신호 인가 시 교번 자계를 발생하는 권취된 고정형 코일(5)과, 요크(8), 코일(5) 및 마그네트(6)를 고정하며 관통구멍이 형성된 요홈 구조의 프레임(2)과, 요크(8) 위 일정간격을 두고 배치되어 비교번 자계 발생 시 교번 자계와의 상호작용에 따라 구동신호에 대응하는 음향을 발생하는 자화 필름 형태의 진동판(3)과, 진동판의 노출을 방지하는 프로텍터(1)로 구성된다. 이때, 미설명 부호 10은 통기공이다.

상기와 같이 구성된 스피커는 구동신호에 의해 코일(5)로부터 발생되는 교번 자계와 상기 마그네트(6)로부터 발생되는 비교번 자계의 상호작용에 따라 자화 필름 형태의 진동판(3)이 상하로 변위되어 구동신호에 대응한 음향이 발생된다.

또한, 본 고안에 의한 양방향 스피커 및 리시버는 교번 자계와 비교변 자계의 증감의 변화를 담당하는 요크(22)(32)와, 요크(22)(32)의 외부에 설치되어 비교번 자계를 발생하는 마그네트(21)(31)(33)와, 요크(22)(32)의 외부와 마그네트(21)(31)(33)의 내부에 설치되어, 외부로부터 제1 및 제2 신호 도입선(C)을 통하여 전기적인 구동신호가 인가될 때 교번 자계를 발생하는 권취된 고정형 코일(25)(27)(37)(39)과, 요크(22)(32), 코일(25)(27)(37)(39) 및 마그네트(21)(31)(33)를 고정하며 관통구멍이 형성된 요홈(39a)(39b)(39c)구조의 프레임(28)(42)과, 요크(22)(32) 위 일정간격을 두고 배치되어 비교번 자계 발생 시 교번 자계와의 상호작용에 따라 구동신호에 대응한 음향이 발생되는 자화 필름 형태의 진동판(24)(26)(36)(38)과, 진동판(24)(26)(36)(38)의 노출을 방지하는 프로텍터(29)(40)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 스피커 및 리시버는 구동신호에 의해 코일(25)(27)(37)(39)로부터 발생되는 교번 자계와 상기 마그네트(21)(31)(33)로부터 발생되는 비교번 자계의 상호작용에 따라 자화 필름 형태의 진동판(24)(26)(36)(38)이 상하로 변위되어 구동신호에 대응한 음향이 발생된다.

도 4는 제 1 실시예에 의한 단방향 소형 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 신호 도입선(11) 부분의 처리를 위하여 프레임(2)을 요홈 구조로 형성하고, 프레임(2)의 상단에 프로텍터(1)가 고정되며, 상기 프레임(2)의 요홈부에 자화 필름형태의 진동판(3)을 고정한 상태에서, 상기 프레임(2)의 배면 중심부에 요크(8)를 결합시키고, 상기 요크(8)의 상단 외측에는 마크네트(6)가, 상기 요크(8)의 상단 내측에는 고정코일(5)이 고정되도록 구성한다. 이때, 요크(8)는 프레임(2)에인서터 사출된다.

도 5는 제 2 실시예에 의한 단방향 소형 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 신호 도입선(11) 부분의 처리를 위하여 프레임(2)을 요홈 구조로 형성하고, 프레임(2)의 상단에 프로텍터(1)가 고정되며, 상기 프레임(2)의 요홈부에 자화 필름형태의 진동판(3)을 고정한 상태에서, 상기 프레임(2)의 배면 중심부에 요크(8)를 결합시키고, 상기 요크(8)의 상단 내측에는 고정코일(5)이 고정되도록 구성한다.

도 6은 제 3 실시예에 의한 단방향 소형 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 신호 도입선(11) 부분의 처리를 위하여 프레임(2)을 요홈 구조로 형성하고, 프레임(2)의 상단에 프로텍터(1)가 고정되며, 프레임(2)의 요홈부에 자화 필름형태의 진동판(3)을 고정한 상태에서, 상기 프레임(2)의 배면 중심부에 요크(8)를 결합시키고, 상기 요크(8)의 상단 외측에는 마그네트(6)가, 상기 요크(8)의 상단 내측에는 고정코일(5)이 고정되도록 구성한다. 이때, 프레임(2)의 배면 중심부에 고정되는 요크(8)는 양 끝단이 상측을 향하도록 일정길이 연장 형성됨으로써 자력손실효율을 개선한다.

도 7은 제 4 실시예에 의한 단방향 소형 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 신호 도입선(11) 부분의 처리를 위하여 프레임(2)을 요홈 구조로 형성하고, 프레임(2)의 상단에 프로텍터(1)가 고정되며, 프레임(2)의 요홈부에 자화 필름형태의 진동판(3)을 고정한 상태에서, 상기 프레임(2)의 배면 중심부에 요크(8)를 결합시키고, 상기 요크(8)의 상단 내측에는 고정코일(5)이 고정되도록 구성한다. 이때, 프레임(2)의 배면 중심부에 고정되는 요크(8)는 양 끝단이 상측을 향하도록 일정길이 연장 형성됨으로써 자력손실효율을 개선한다.

도 8은 제 5 실시예에 의한 단방향 소형 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 프레임(2)과 요크(8)를 일체형으로 구성한 요크 일체형 프레임(100)을 신호 도입선(11) 부분의 처리를 위하여 요홈 구조로 형성하고, 요크 일체형 프레임(100)의 상단에 프로텍터(1)가 고정되며, 요크 일체형 프레임(100)의 요홈부에 자화 필름형태의 진동판(3)이 고정되어 있는 상태에서, 상기 요크 일체형 프레임(100)의 상면 외측에는 마그네트(6)가, 상기 요크 일체형 프레임(100)의 상면 내측에는 고정코일(5)이 고정되도록 구성한다.

도 9는 제 6 실시예에 의한 단방향 소형 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 프레임(2)과 요크(8)를 일체형으로 구성한 요크 일체형 프레임(100)을 신호 도입선(11) 부분의 처리를 위하여 요홈 구조로 형성하고, 요크 일체형 프레임(100)의 상단에 프로텍터(1)가 고정되며, 요크 일체형 프레임(100)의 요홈부에 자화 필름형태의 진동판(3)이 고정되어 있는 상태에서, 상기 요크 일체형 프레임(100)의 상면 내측에는 고정코일(5)이 고정되도록 구성한다.

도 10은 제 7 실시예에 의한 단방향 소형 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 신호 도입선(11) 부분의 처리를 위하여 프레임(2)을 요홈 구조로 형성하고, 프레임(2)의 상단에 프로텍터(1)가 고정되며, 프레임(2)의 요홈부에 자화 필름형태의 진동판(3)이 고정되어 있는 상태에서, 프레임(2)에 인서터 사출하고 양 끝단이 상측방향을 향하도록 일정길이 연장 형성된 요크(8)의 내측에 마그네트(6)를 고정시키고, 상기 마그네트(6) 외측에는 고정코일(5)이, 상기 마그네트(6)의 상면에는 플레이트(7)가 고정되도록 구성한다.

이 같은 구성에 있어서, 코일(5)이 프레임(2)(100)에 고정됨으로써 진동판(3)이 독립적으로 입력신호의 제한없이 충분히 진동할 수 있도록 함으로써 스피커의 변환효율(SPR)이 종래에 비해 향상될 수 있으며 더욱이, 코일(5)의 무게를 제거함으로서 더욱 얇은 진동판(3)의 사용이 가능해져 스피커의 저음공진 주파수에서 스티프네스가 작아지므로 그 결과, 스피커의 재생음역이 확장됨에 따라 스피커의 저음공진 주파수는 낮아지고 고음공진 주파수는 증가하게 되어 저음 및 고음의 확장을 도모할 수 있게 된다.

또한, 코일(5)로부터 인출된 플렉시블 와이어(11)가 진동판(3)에 고정되지 않고 프레임(2)(100)에 고정됨으로써 프레임(2)(100)의 요홈을 통과하여 단자판(9)에 연결된다. 이때, 플렉시블 와이어(11)가 진동판(3)과 분리됨으로써 진동판(3)은 충분한 진동폭을 갖고 진동하는 것이 가능하다.

따라서, 코일(5)의 단선을 방지하고 단선과 터치잡음으로 인한 허용입력의 제약을 받지 않으므로 높은 내입력을 수용하여 고출력 특성을 갖는다.

그 결과, 본 고안은 직경 20mm급의 초소형 스피커에서도 정격입력 2∼5(W)의 대 입력 수용이 가능하다.

도 11은 제 8 실시예에 의한 양방향 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 종래의 양방향 스피커 형태 1에서와 같이 1개의 환형 마그네트(21)에 마그네트(21)의 N극으로부터 연장되어 마그네트(21)의 중앙 공간부로 돌출되어 연장된 요크(22)가결합되고, 요크(22)의 돌출부와 마그네트(21) 사이에 리시버(R1)용 코일(25)이 고정된다. 또한, 마그네트(21)의 S극으로부터 연장된 플레이트(23)가 지지프레임(28)의 내부를 따라 마그네트의 N극으로 연장되며, 지지프레임(28)의 요홈부에 리시버(R1)용 진동판(24)의 에지가 고정되고, 지지프레임(28)의 하방향으로 스피커(S1)용 진동판(26)의 에지가 고정된다.

상기 진동판(24)(26)과 코일(25)(27)을 분리시키고, 상기 코일(25)(27)을 프레임(28)에 고정시킴으로써 입력신호에 따라 진동판(24)(26)이 독립적으로 진동될 수 있도록 구성한다.

도 12는 제 9 실시예에 의한 양방향 스피커의 단면도를 나타낸 것으로, 종래의 양방향 스피커 형태 2에서와 같이 지지프레임 역할을 겸하고 있는 2단 요홈 구조의 요크(32)의 바닥(32c)에 N극이 위치된 원통형 제1마그네트(31)가 장착되고, 제1마그네트(31)의 S극 표면에 제1플레이트(34)가 설치되어 요크(12)의 절곡부위와 제1플레이트(34) 사이에 리시버용 코일(37)이 고정되고, 프레임(42)의 요홈부에 리시버(R11)용 진동판(36)의 에지가 고정된다. 또한, 스피커(S11)는 하방향으로 3단 요홈(39a)(39b)(39c)이 형성된 구조를 가지며 중앙부가 관통된 프레임(42)을 구비하고 있다. 프레임(42)의 관통된 중앙부에는 상기 리시버(R11)의 요크 부분 중 상단 외경부(32a)가 삽입 결합되고, 상기 최상부 요홈(39a)인 바닥에는 환형의 제2마그네트(33)와 제2플레이트(35)가 순차적으로 하측방향으로 적층되며, 상기 요크(32)의 하단부와 이와 대응하는 제2플레이트(35) 사이에는 스피커(S11)용 코일(39)이 고정되고, 프레임(42)의 요홈부에 스피커(S11)용 진동판(38)의 에지가고정된다.

상기 구성에 있어서, 각각의 마그네트(31)(33)의 N극의 배치방향을 서로 반대가 되도록 설치하여 제1 및 제2 자기회로의 직류 자기장은 각각 다른 자기회로의 자기장을 증가시킨다.

이와 같은 구성에 있어서, 스피커(S1)(S11) 및 리시버(R1)(R11)는 코일(25)(27)(37)(39)에서 터미널 보드(41)와의 연결 부분이 프레임(28)(42)에 고정시킴으로써 진동판(24)(26)(36)(38)은 입력신호에 따라 독립적으로 진동하게 되어 종래의 터치잡음을 해소하고, 진동판(24)(26)(36)(38)과 코일(25)(27)(37)(39)의 접착부분의 탈락 및 진동판(24)(26)(36)(38)접착구조로 인해 진동의 방해요소가 제거된다. 또한, 코일(25)(27)(37)(39)을 분리시킴으로써 진동판(24)(26)(36)(38)의 무게가 감소되어 고 화음에 대해서도 대응 가능한 양방향 스피커이다.

이상에서는 본 고안의 특징을 바람직한 실시예를 예를 들어 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정된 것이 아니라, 본 고안의 기술적 사상의 범주 내에서는 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양하게 변경 및 수정실시가 가능하다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따르면 다음과 같은 이점이 있다.

1. 마이크로스피커, 리시버 및 부저를 별도로 구비하지 않고 단일의 유닛으로 대체가 가능하여 전체적인 부품수를 줄일 수 있으며 보다 향상된 음향 재현 능력을 보유한 첨단 휴대용 전자제품의 개발이 가능하다.

2. 자화가 가능한 필름형태의 진동판을 사용함으로써 코일 제거가 가능하며, 이에 따른 무게 감소로 재생 주파수 전 대역에 걸쳐서 평탄한 주파수 특성을 가진다.

3. 코일과 진동판을 분리함으로써 진동판의 허용 가능한 진폭에 영향받지 않고 대 입력 수용이 가능하여 고출력/고효율의 음향재생이 이루어진다.

4. 코일과 진동판을 분리시킴으로써 진동판 제조가 간단하다.

5. 코일과 진동판을 분리시킴으로써 코일은 진동판의 진동과 무관하기 때문에 과 진동을 충분하게 흡수할 수 있는 구조를 갖는다.

6. 코일과 진동판을 분리시킴으로써 진동판이 진동 시 코일의 단선 발생 불량 및 진동판과 코일이 분리되는 문제점을 해결한다.

7. 코일을 프레임에 고정시킴으로써 코일로부터 PCB 사이의 연결이 간단하다.

8. 2개의 마그네트의 N극 배치방향을 서로 반대가 되도록 설치하여 제 1 및 제 2 자기회로의 직류 자기장이 각각 다른 자기회로의 자기장을 증가시킨다.

Claims (5)

1. 교번 자계와 비교변 자계의 증감의 변화를 담당하는 요크;

   요크의 외부에 설치되어 비교번 자계를 발생하는 마그네트;

   요크의 외부와 마그네트의 내부에 설치되어 외부로부터 신호 도입선을 통하여 전기적인 구동신호가 인가될 때 교번 자계를 발생하는 권취된 고정형 코일;

   상기 요크, 코일 및 마그네트를 고정하도록 관통구멍이 형성된 요홈 구조의 프레임;

   요크 위 일정간격을 두고 배치되어 비교번 자계 발생 시 교번 자계와의 상호작용에 따라 구동신호에 대응하는 음향을 발생하는 자화 필름 형태의 진동판; 및

   진동판의 노출을 방지하는 프로텍터로 구성된 것을 특징으로 하는 단방향/양방향 전기-음향 변환기.
2. 제1항에 있어서 자화 필름형태의 진동판을 사용하는 것을 특징으로 하는 단방향/양방향 전기-음향 변환기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 코일은 진동판이 독립적으로 입력신호의 제한 없이 충분히 진동할 수 있도록 프레임에 고정되어 스피커의 변환효율(SPR)이 향상되는 것을 특징으로 하는 단방향/양방향 전기-음향 변환기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 코일은 인출된 플렉시블 와이어가 진동판과 분리되어 프레임에 고정됨으로써 진동판이 충분한 진동폭을 갖는 것을 특징으로 하는 단방향/양방향 전기-음향 변환기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 2개의 마그네트는 N극 배치방향을 서로 반대가 되도록 설치하여 제 1 및 제 2 자기회로의 직류 자기장이 각각 다른 자기회로의 자기장을 증가시키는 것을 특징으로 하는 양방향 전기-음향 변환기.