KR20050001018A - 소형 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동판(Diaphragm)과 보이스코일(Voice Coil) 및 마그네트(Magnet, 영구자석)로 이루어진 진동부재가 장착되는 프레임의 후면을 기울어지게 형성시킴으로써 내부공명공간을 확보하여 음질을 향상시키는 소형 스피커에 관한 것으로, 본 발명에 따른 소형 스피커는, 내면에 공간을 갖고 후면에 경사각을 갖는 프레임; 상하 방향으로 착자된 마그네트; 상기 마그네트의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트; 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크; 상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판; 및 상기 진동판에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일을 포함하여 구성된다.

Description

소형 스피커{SMALL SPEAKER}

본 발명은 소형 스피커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동판(Diaphragm)과 보이스코일(Voice Coil) 및 마그네트(Magnet, 영구자석)로 이루어진 진동부재가 장착되는 프레임의 후면을 기울어지게 형성시킴으로써 내부공명공간을 확보하여 음질을 향상시키는 소형 스피커에 관한 것이다.

스피커는 전류가 흐르는 도체가 자계(磁界)속에 있으면 힘을 받는다는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 공극 사이에 존재하는 보이스코일에 의해 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 것이다.

즉, 여러 주파수가 포함된 전류신호가 보이스코일에 인가되면 보이스코일은 전류의 세기와 주파수의 크기에 따라 기계적 에너지를 발생시키고, 보이스코일에 부착되어 있는 진동판에 진동을 발생시켜 궁극적으로 인간의 귀가 인지할 수 있는 소정 크기의 음압(音壓)을 발생시키게 된다.

이러한 음압 중에서 비교적 낮은 음압을 발생시키는 것으로 인간의 귀에 가까이 밀착시켜 사용하는 것들을 흔히 리시버(Receiver)라고 하고, 이와는 달리 상대적으로 음압이 크고 인간의 귀로부터 소정의 거리를 두고 사용하는 것들을 스피커(Speaker)라고 한다.

이와 같은 스피커의 자기회로는 각각 철금속 성분으로 된 요크내에 마그네트와 상부 플레이트(Upper Plate)를 이용하여 공극 내에 존재하는 보이스코일에 직각으로 자속(磁束, Magnetic Flux )이 쇄교할 수 있도록 설계되어 있고, 보이스코일은 진동판에 접착되어 있어 입력신호에 의해 상하로 기전력을 발생시켜 프레임에접착 구속되어 있는 진동판을 진동시켜서 음압을 발생시킨다. 진동판은 상하 진동시에 우수한 응답성과 좌굴현상을 제거하기 위하여 다양한 형상의 웨이브를 가지게 되며, 이러한 진동판의 형상은 주파수 특성에 가장 큰 영향을 주는 설계변수로 작용한다.

일반적으로, 스피커는 음향재생기로 여러 장치에 따라 다양하게 이용되고 있다. 예컨대, 전주파수 대역을 커버하는 일반적인 스피커와, 일정한 주파수 대역을 커버하고 오디오 시스템 등에 사용되는 시스템 스피커와, 초소형 전자장치에 사용되는 소형 스피커 등이 있다.

본 발명은 상술한 스피커 중 소형 스피커에 관한 것으로, 도 1에 종래 기술에 따른 소형 스피커가 개략적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 먼저 소형 스피커는 내면에 공간을 가진 프레임(11)과 그 내부에 요크(13)를 인서트하여 일체로 사출성형한다.

상기 사출성형된 프레임(11)내의 요크(13)의 내부에 마그네트(14)와 상부 플레이트(15)를 설치한 다음, 마그네트(14)와 상부 플레이트(15)의 외부에는 보이스코일(17)이 권취된 상태로 상기 진동판(16)에 부착하게 된다. 그리고, 상기 보이스코일(17)의 연장선(18)은 각각 프레임(11) 외측면 일측에 접합된 PCB 기판(20)의 일단에 각각 납땜한다.

또한, 상기 프레임(11)은 후면부 일정위치에서 동심원을 이루면서 형성된 다수의 통기공(12)을 가지며, 이는 진동판(16)이 떨릴 때 외부와 공기를 통하게 하여 그 진동을 원활하게 도와주는 역할을 한다.

또한, 상기 진동판(16)의 떨림에 의해 발생된 신호를 용이하게 외부로 전달하도록 다수의 구멍이 형성된 보호판(19)이 상기 프레임(11)에 압입되어 장착되게 된다.

도 2는 상기 소형 스피커가 장착된 세트(예를 들어, 셀룰러, PCS, PDA, IMT-2000)의 단면도를 도시한 것이며, 도 1에서와 같이, 상기 프레임(11) 외측면 일측에 접합된 PCB 기판(20)에 와이어(21)를 납땜한다.

상기 와이어(21)는 세트를 구성하는 기판회로의 (+),(-) 단자에 연결되어 전원을 인가하여 주는 것에 의해 보이스코일(17)에 발생되는 자장이 보이스코일(17)의 양극단을 통하여 전달됨으로써 진동판(16)을 떨게 하여 신호음향을 발생하는 것이다.

이러한 진동판(16)의 떨림에 의해 발생된 신호음향은 세트 상에서 도시된 화살표 방향으로 방사된다.

그러나, 이러한 종래의 소형 스피커는 상기와 같이 PCB 기판(20)에 보이스코일(17) 및 와이어(21)를 납땜해야 하는데 그 공간이 매우 협소하여 작업상 아주 곤란한 문제가 있다.

이는 소형 스피커가 초박형인 것을 감안하면 종래 소형 스피커의 요크(14)와 프레임(11)과의 높이(d)가 0.5㎜ 내지 0.8㎜라는 것이다. 이러한 공간에서 제조 공정상 보이스코일 및 와이어를 납땜한다는 것은 지극히 숙련된 기술을 요하게 되는 문제점이 있고, 특히 이러한 전고 문제로 공정상의 치수를 엄격하게 관리해야 하는 문제가 있다.

또한, 납땜을 잘못 행하였을 경우에는 기 제작된 관련 부품의 재사용이 불가능한 문제도 있기 때문에 자재의 사용을 극대화하여 생산 원가를 상승시키는 문제가 있다.

또한, 상기와 같이 종래의 소형 스피커의 프레임 구조는 원형 및 타원형, 내자형 및 외자형 모두 후면이 평면으로 이루어져 있다. 이러한 종래의 소형 스피커의 프레임 구조는 세트에 있어서 상부 케이스(50)와 하부 케이스(60)를 조립할 경우 내부 공명공간의 부족으로 중·저음대역 음질 향상에 한계를 발생한다.

게다가, 최근 정보통신 분야에서의 소형 경량화 추세에 부응하기 위한 지속적인 소형 경량화 및 고성능화에 따른 세트의 슬림화로 인해 와이어 처리에 어려움을 갖게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같이 종래 기술에 따른 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 진동판과 보이스코일 및 마그네트로 이루어진 진동부재가 장착되는 프레임의 후면을 기울어지게 형성시킴으로써 내부의 공명공간을 확보하여 중·저음 대역 향상 및 명료도를 개선시킨 소형 스피커를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 기존 내자형 및 외자형과 동일한 자기회로에, 프레임의 후면만을 기울기어지게 경사각을 형성함으로써, 세트 조립시 발생되는 기구적인 문제점인 납땜 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

더욱이 본 발명은 프레임의 후면 경사각 형성으로 생긴 내부 공간을 활용함으로써 세트의 슬림화 및 소형화를 구현하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 소형 스피커를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 소형 스피커가 장착된 세트를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예인 소형 스피커를 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예인 소형 스피커를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 소형 스피커가 장착된 세트를 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 소형 스피커에 의한 자력선도.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎

11, 101, 201: 프레임 12, 102, 202: 통기공

13, 103, 203: 요크 14, 104, 204: 마그네트

15, 105, 205: 상부 플레이트 16, 106, 206: 진동판

17, 107, 207: 보이스코일 18, 108, 208: 연장선

19, 109, 209: 보호판 20, 110, 210: PCB 기판

21, 111: 와이어 50, 150: 상부 케이스

60, 160: 하부 케이스

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 소형 스피커는, 내면에 공간을 갖고 후면에 경사각을 갖는 프레임; 상하 방향으로 착자된 마그네트; 상기 마그네트의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트; 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크; 상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판; 및 상기 진동판에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 발명에 따라 상기 마그네트는 내자형 마그네트이며, 상기 보이스코일은 상부 플레이트의 외경과 요크 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따라 상기 마그네트는 중심부분에 홀을 갖는 외자형 마그네트이고, 상기 요크는 중심부분에 헤드(head)가 형성되어 있으며, 상기 보이스코일은 상부 플레이트의 내경과 요크에 형성된 헤드 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 후면에 경사각을 갖는 프레임에는 진동판의 떨림이 원활하도록 외부와 공기를 통하게 하는 통기공이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 통기공은 프레임의 경사각의 조절에 의해 통기공을 통한 음향의 방사 방향을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마그네트는 네오디뮴(Neodymium, Nd) 마그네트인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 소형 스피커는 상기 진동판을 보호하기 위한 보호판(protector)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예인 소형 스피커를 도시하며, 도시된 바와 같이, 내면에 공간을 가진 프레임(101)과, 상기 프레임(101) 내부에 내장되는 요크(103), 마그네트(104) 및 상부 플레이트(105)로 이루어진 자기회로와, 상기 프레임(101)에 고정되는 진동판(106)과 보이스코일(107), 및 상기 프레임(101)의 개방 단부를 덮는 보호판(109)으로 구성되어 있는 내자형 자기회로로 형성된 소형 스피커이다.

이와 같이 구성된 소형 스피커는 내면에 공간을 가진 프레임(101)의 내부에 요크(103)를 인서트하여 일체로 사출성형한다. 상기 요크(103)는 프레임(101)의 하단에 자기회로의 하나로서 자력선이 통과하는 통로의 역할을 하며 자력선의 흐름을 좋게 하는 역할을 한다. 또한, 상기 프레임(101)은 금속판을 프레스(Press) 공정으로 성형하여 형성하는 것도 가능하다.

여기서, 프레임(101)은 마그네트(104) 및 진동판(106)을 고정하여 스피커의 크기와 형상을 결정하는 역할을 하고, 상기 프레임(101)의 후면부 일정위치에는 동심원을 이루면서 형성된 다수의 통기공(102)을 가지고 있으며, 이는 진동판(106)이 떨릴 때 외부와 공기를 통하게 하여 그 진동을 원활하게 도와주는 역할을 하기 위한 것이다.

또한, 상기 보호판(109)은 출력되는 신호를 용이하게 외부로 전달하도록 다수의 구멍이 형성되며, 상기 프레임(101)에 압입되어 장착되게 된다.

이때, 상기 프레임(101)의 후면은 도시된 바와 같이 경사각("A")을 갖도록 기울어지게 성형한다.

상기와 같이 상기 프레임(101)의 후면에 경사각을 형성함으로써 내부공명공간을 형성하게 되는 프레임(101)과 요크(103) 사이의 높이(d)는 약 1.2㎜ 내지 1.8㎜가 된다. 이로 인해 종래에 비해 더 넓은 공명공간을 확보할 수 있게 되며, 이러한 공명공간의 확보는 소형 스피커에서 중·저음 대역 향상 및 명료도를 좋게 하여 음질을 향상시킬 수 있게 한다.

또한, 초박형인 소형 스피커에서는 상기와 같은 프레임(101)과 요크(103) 사이의 공간에서 보이스코일의 연장선(108) 및 와이어(도 5의 참조번호111)를 납땜하여야 하기 때문에, 이와 같은 내부의 공명공간 확보는 제조공정에 많은 이점을 제공할 수 있다.

그리고, 상기와 같이 형성된 프레임(101)의 내부에는 요크(103)에 마그네트(104)와 상부 플레이트(105)를 설치하고, 마그네트(104)와 상부 플레이트(105)의 외부에는 보이스코일(107)이 부착된 진동판(106)을 상기 프레임(101)의 외측에 접착한다.

상기 마그네트(104)는 상기 요크(103)의 상단에 구성되어 자기회로 내의 강력하고 지속적인 직류 자속을 공급한다.

여기서, 상기 마그네트(104)는 희토류 자석의 하나인 네오디뮴(Neodymium,Nd) 마그네트(Magnet, 磁石)로서, 자기 에너지가 매우 강하고, 경박·단소한 첨단제품에 많이 이용되고 있다. 이와 같은 Nd 마그네트 타입의 스피커는 주로 노트북 컴퓨터, 소형 퍼스널 컴퓨터, 슬림형 컴퓨터 또는 LCD 모니터 등에 일체형으로 장착되어 적용되고 있다.

또한, 상기 진동판(106)은 내부 방향으로 오목한 형상을 하고 있으며, 프레임(101)의 상면에 조립되어 상하로 자연스럽게 떨림이 가능하도록 지지된다.

이는 상기 진동판(106)에 접착된 보이스코일(107)에 외부로부터 선택적으로 전류가 인가되면, 상부 플레이트(105)의 외경과 요크(103) 사이에서 자기장에 따라 상하로 진동판(106)과 함께 상·하 직선왕복운동을 하기 위한 것이다.

즉, 외부로부터 와이어(도 5의 참조번호 111)를 통해 보이스코일(107)에 인가되는 고주파 전류는 교류이므로 보이스코일(107)에 인가되는 전류의 방향에 따라서 보이스코일(107)에 의해 발생되는 자계가 마그네트에 의해서 형성되는 자계와 같은 방향으로 형성되면, 마그네트(104)와 보이스코일(107) 간에는 서로 밀어내는 일종의 척력이 발생하게 되므로 결국 보이스코일(107)은 마그네트(104)로부터 상측으로 밀려나가게 되는 것이다.

이와는 반대로 보이스코일(107)에 의해 발생되는 자계가 마그네트(104)에 의해서 형성되는 자계와 반대방향으로 형성되면, 마그네트(104)와 보이스코일(107) 간에는 서로 잡아당기게 되는 인력이 발생하게 되므로 보이스코일(107)이 마그네트(104) 측으로 하향 이동하게 된다.

도 3에서, 상기 보이스코일(107)의 연장선(108)은 각각 프레임(101) 외측면일측에 접합된 PCB 기판(110)의 일단에 각각 납땜된다.

본 발명의 제2 실시예는 도 4와 같이 나타낼 수 있다.

내면에 공간을 갖고 후면에 경사각을 갖는 프레임(201)과, 중심부분에 홀을 갖는 외자형 마그네트(204)와, 중심부분에 홀을 가지면서 상기 마그네트(204)의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트(205)와, 중심부분에 헤드(head)가 형성되어 있으면서 상기 마그네트(204)와 함께 자기회로를 형성하는 요크(203)와, 상기 프레임(201)의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판(206) 및 상기 진동판(206)에 접착되어 상부 플레이트(205)의 내경과 요크(203)의 중심부분에 형성된 헤드와의 사이에서 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판(206)을 진동시키는 보이스코일(207)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 제2 실시예는 본 발명의 제1 실시예가 내자형 자기회로로 구성되는 반면, 제2 실시예는 외자형 자기회로로 구성된다는 점이 상이할 뿐, 그 동작원리는 제1 실시예와 유사하다.

도 5는 본 발명에 따른 소형 스피커가 장착된 세트를 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 상기 PCB 기판에 다시 소형 스피커의 외부로 연결되는 와이어(111)를 납땜한다.

상기한 와이어(111)는 세트를 구성하는 기판회로의 (+),(-) 단자에 연결되어 전원을 인가하여 주는 것에 의해, 도 3 및 도 4에서와 같이, 보이스코일(107, 207)에 발생되는 자장이 보이스코일의 양극단을 통하여 전달됨으로써 진동판(106, 206)을 떨게 하여 신호음향을 발생하게 된다.

이러한 진동판(106, 206)의 떨림에 의해 발생된 신호음향은 세트 상에서 도시된 화살표 방향으로 방사된다.

또한, 본 발명에 따른 프레임(101, 201)의 경사각("A")은 후면의 내부공명공간으로 발생되는 음향의 방향을 조절할 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에서는 세트의 하부 케이스(60)로 발생되는 음향이 좁은 내부공명공간으로 직진으로 방사되기 때문에 중·저음 대역 향상에 한계가 발생하였으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소형 스피커는 세트의 하부 케이스(160) 방향인 후면으로 발생되는 음향이 프레임의 경사각으로 인해 넓어진 내부공명공간으로 방사되고 음향의 방향도 조절할 수 있기 때문에 음압이 향상되게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 제1 실시예인 소형 스피커의 자력선 분포를 도시하고 있으며, 소형 스피커는 통상 외부로부터 와이어를 통해 교류전류가 인가되어 상부 플레이트(105), 마그네트(104), 요크(103)로 이루어진 자기회로 내의 보이스코일(107)에 자계가 형성된다. 도 5에서 나타난 바와 같이 마그네트(104)의 N극으로부터 나온 자력선은 상부 플레이트(105), 보이스코일(107) 및 요크(103)를 차례로 지나 다시 마그네트(104)의 S극으로 향하는 자계를 형성하는데 이때 상기 보이스코일(107)에서는 상기 자기회로에 의한 자속을 이용하여 스피커 기능을 하게된다.

상기와 같은 구성에 따라 구동신호가 PCB 기판(108)을 통해 상기보이스코일(107)에 인가되면 상기 요크(103)를 통하는 자기회로에서 발생되는 자속과, 상기 진동판(106)과 함께 상하로 연동되는 보이스코일(107)에서 발생되는 자속이 서로 반응하여 음향을 발생시키게 되는데 발생된 음향은 상기 프레임(101)의 전면부에 장착된 보호판(109)에 형성된 다수의 홀을 통해 외부로 전달되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소형 스피커는 진동판과 보이스코일 및 마그네트로 이루어진 진동부재가 장착되는 프레임의 후면을 기울어지게 형성시킴으로써 내부의 공명공간을 확보하여 중·저음 대역 향상 및 명료도를 좋게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 기존 내자형 및 외자형 소형 스피커와 동일한 자기회로에, 프레임의 후면만을 기울기어지게 경사각을 형성함으로써, 세트 조립시 발생되는 기구적인 문제점인 납땜 문제를 쉽게 해결할 수 있으므로 자재의 사용을 극대화하여 생산 원가를 상승시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 프레임의 후면 경사각 형성으로 생긴 내부 공간을 활용함으로써 세트의 슬림화 및 소형화를 구현할 수 있다.

Claims (7)

1. 내면에 공간을 갖고 후면에 경사각을 갖는 프레임;

   상하 방향으로 착자된 마그네트(Magnet);

   상기 마그네트의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트;

   상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크;

   상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판(Diaphragm); 및

   상기 진동판에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일(Voice Coil)

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 마그네트는 내자형 마그네트이며, 상기 보이스코일은 상부 플레이트의 외경과 요크 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 마그네트는 중심부분에 홀을 갖는 외자형 마그네트이고, 상기 요크는 중심부분에 헤드(head)가 형성되어 있으며, 상기 보이스코일은 상부 플레이트의 내경과 요크에 형성된 헤드 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 후면에 경사각을 갖는 프레임에는 진동판의 떨림이 원활하도록 외부와 공기를 통하게 하는 통기공이 형성된 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 통기공은 프레임의 경사각의 조절에 의해 통기공을 통한 음향의 방사 방향을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 마그네트는 네오디뮴(Neodymium, Nd) 마그네트인 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
7. 제1 항에 있어서,

   상기 진동판을 보호하기 위한 보호판(protector)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.