KR20080001090A

KR20080001090A - 스피커

Info

Publication number: KR20080001090A
Application number: KR1020060059205A
Authority: KR
Inventors: 고영인; 김희진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-01-03
Also published as: WO2008001993A1; KR100897807B1; CN101480065A; EP2041998A1; US20090323990A1; EP2041998A4

Abstract

본 발명은 스피커에 관한 것이다. 본 발명은 베이스 프레임의 소정 위치에 결합되는 고정부와, 전자기력에 의하여 상기 고정부에 대하여 운동하는 운동부와, 상기 운동부에 연동하여 진동하는 진동판과, 상기 운동부의 변형을 방지하기 위하여 상기 운동부를 지지하는 지지부재를 포함하는 스피커를 제공한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 스피커를 슬림화하면서도 고출력 및 고음질을 구현하는 것이 가능하다.

스피커, 댐퍼, 진동판, 지지부재

Description

스피커{Speaker}

도 1은 종래의 트랙형 스피커를 도시한 정면도

도 2는 도 1의 단면도

도 3은 도 1의 댐퍼를 도시한 평면도

도 4는 본 발명에 따른 트랙형 스피커의 실시예를 도시한 분해 사시도

도 5는 도 4의 진동판의 저면도

도 6은 진동판이 없는 상태로 도시한 도 4의 평면도

도 7은 도 4의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 진동판 300 : 에지(edge)

420 : 보빈(bobbin) 440 : 보이스코일(voice coil)

520 : 상부 플레이트 540 : 하부 플레이트

560 : 영구자석 600 : 댐퍼

700 : 베이스 프레임 220 : 지지부재

230 : 결합부 550 : 보조 자석(sub magnet)

본 발명은 스피커에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 슬림한 디자인을 만족하면서도 성능 저하를 방지할 수 있는 스피커에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스피커 는 한정되지는 않으나 특히 티브이(TV)와 같은 디스플레이 장치에 사용되는 것이 적합하다.

일반적으로 스피커는 전기적인 신호를 진동판의 진동으로 변환하여 공기에 소밀파를 발생시킴으로써, 음파를 발생시키는 음향기기를 말한다. 즉, 스피커는 전기적 에너지를 음향 에너지로 변환시키는 변환장치이며, 크게 진동계, 지지계, 자기계 부품들로 구성된다. 이러한 스피커는 진동계 부품인 진동판이 놓이는 위치, 진동판의 형상, 전기 신호를 음파로 변환시키는 원리와 방법 등에 따라 여러가지 종류로 분류할 수 있다. 특히, 티브이와 같은 디스플레이 장치에 쓰이는 스피커는 진동판이 공기중에 직접 놓이는 복사형 스피커로서, 영구자석에 의해 형성된 자기장 내에 위치하는 코일에 음성 신호 전류를 흘리면 그 전류의 세기에 따라 기계적인 힘이 코일에 작용하여 운동을 일으키는 원리를 이용하는 것이 일반적이다.

한편, 근래에는 반도체 기술의 발달로 대화면의 디스플레이 장치가 널리 사용된다. 대화면 디스플레이 장치 특히 평판형 디스플레이 장치(Flat Panel Display)의 미려하고 간결한 디자인 구현을 위해서는 스피커도 소형화 및 슬림화되고 있는 추세이다. 스피커가 소형화되면 스피커를 구성하는 진동계, 자기계, 지지계 부품들도 소형화되어야 한다. 그런데, 스피커가 소형화되면, 유효 진동 면적의 감소로 인한 음향 방사 효율의 감소, 자기 회로 감소로 인한 자속 밀도의 감소, 두 께 제한으로 인한 진동 폭 제한 등에 의하여 성능이 저하될 수 밖에 없지만, 종래의 스피커와 대비하여 동등 이상의 성능을 구현하는 것이 요구된다.

특히 평판형 디스플레이 장치에서 주로 스피커의 폭과 두께의 제한이 크며, 길이의 제약은 비교적 적은 편이다. 따라서, 스피커의 폭과 두께는 줄이면서 길이 방향으로 늘려서 스피커의 유효 진동 면적 등을 줄이지 않는 방식의 스피커가 주로 사용된다. 즉, 유효 진동 면적 등은 줄지 않으면서 장경/단경 비율 큰 장방형 또는 장타원 형상의 스피커(이하 편의상 "트랙형 스피커"라 함)가 사용된다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 종래의 트랙형 스피커를 설명하면 다음과 같다.

스피커(3)는 크게 전기적 에너지(전기 신호)를 운동에너지로 변환하는 에너지 변환부(40, 50)와, 상기 에너지 변환부(40, 50)에서 발생하는 운동 에너지를 음향 에너지로 변환하는 진동판(20)을 포함하여 구성된다.

에너지 변환부(40, 50)는 고정되어 있는 고정부(50)와, 재생하려는 음향에 대응하는 전자기력에 의하여 상기 고정부(50)에 대하여 상대 운동하는 운동부(40)로 구성된다, 그리고, 상기 운동부(40)에는 진동판(20)이 연결되어, 상기 진동판(20)의 진동에 의하여 음향을 재생하게 된다.

상세히 설명하면 다음과 같다.

베이스 프레임(70)의 소정 위치에 고정부(50)가 지지된다. 상기 고정부(50)는 영구자석(56)을 포함하여 구성되며, 상기 영구자석(56)의 상부와 하부에는 각각 상부 플레이트(52)와 하부 플레이트(54)가 구비되어 상기 영구자석(56)에서 발생하는 자속이 집중되도록 하는 것이 일반적이다. 운동부(40)는 일반적으로 보이스 코 일 어셈블리라고 칭해지며, 보빈(42)과, 상기 보빈(42)에 감기는 보이스코일(44)을 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 보빈(42)에는 진동판(20)이 연결되게 된다. 상기 진동판(20)의 중앙에는 중앙캡(29)이 설치된다. 미설명된 도번 부호 34는 개스킷을 의미한다.

한편, 보빈(42)의 대략 하측은 댐퍼(60)에 의하여 베이스 프레임(70)에 탄성적으로 연결된다. 그리고, 보빈(42)의 상측에는 진동판(20)에 연결되는데, 상기 진동판(20)의 외측도 탄성지지부(30)(이하 "에지(edge)"라 함)에 의하여 베이스 프레임(70)에 연결되는 것이 일반적이다. 상기 댐퍼(60) 및 에지(30)는 지지계 부품이며, 진동계 부품인 보이스코일(44), 보빈(42) 및 진동판(20)을 올바른 위치에 지지시켜 원활한 상하 운동 즉 피스톤 운동을 하게 하며, 고출력과 고음질 재생에 깊이 관여한다.

한편, 상술한 바와 같이, 트랙형 스피커(3)에서는 진동판(20)은 장경과 단경의 비율이 큰 형상이다. 그런데, 보빈(42)은 원형 형상이며, 이에 대응하여 댐퍼(60)도 원형 형상이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 보빈(42)을 탄력 지지하는 댐퍼(60)은 원형이며, 중심부(61)에서 반경 방향으로 주름지게 구성된다. 즉, 댐퍼(60)는 대략 동심원을 그리는 다수의 주름부(61a)를 가지게 된다.

도 2를 참조하여, 상술한 트랙형 스피커의 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.

보이스코일(44)에 전류를 인가하면 영구자석(56)이 형성하는 자기장 내에서 코일에 유도력이 발생하여 보이스코일(44)이 상하로 운동하며, 상기 보이스코 일(44)에 연결된 보빈(42)도 연동하여 운동하게 된다. 이에 따라, 상기 보빈(42)에 연결된 진동판(20)도 상하로 피스톤 운동 즉 진동하게 된다. 즉, 진동판(20)이 보이스코일(44) 및 보빈(42)과 연동하여 전후 방향으로 진동함으로써 인접한 공기를 진동시켜 음파를 발생시킨다. 결국, 상기 보이스코일(44)에 전기적 신호의 형태로 인가된 음향이 진동판(20)의 진동에 의하여 실질적으로 재생되어 스피커의 외부로 방사되게 된다.

상술한 종래의 트랙형 스피커는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 원형 스피커에 비하여, 트랙형 스피커는 특히 단경이 줄어들어서 보이스코일 및 댐퍼의 유효 면적이 줄어 든다. 따라서, 높은 입력 전압에 견디기 어려워 고음질 재생 및 고출력(High Power) 구현에 한계가 있다는 단점이 있다.

둘째, 트랙형 스피커의 장경/단경의 길이 차이가 크다. 이로 인하여, 특히 장경 방향에 대한 진동 중량의 불균형이 발생할 우려가 있다. 또한, 보이스코일 및 댐퍼를 지지하는 지지력의 불균형이 발생할 수 있다. 그 결과, 진동판 자체 공진이 발생되며, 이로 인하여 진동계 부품의 비선형 상하운동이 발생하여 재생 음향이 왜곡되며, 심한 경우 기계적 마찰로 이어져 이상음의 발생 또는 부품 파괴로 이어질 수 있다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 성능 저하를 방지하면서도 슬림화가 가능한 스피커를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 베이스 프레임의 소정 위치에 결합되는 고정부와; 전자기력에 의하여 상기 고정부에 대하여 운동하는 운동부와; 상기 운동부에 연동하여 진동하는 진동판과; 상기 운동부의 변형을 방지하기 위하여, 상기 운동부를 지지하는 지지부재를 포함하는 스피커를 제공한다. 여기서, 상기 진동판은 트랙 형상인 것이 바람직하며, 상기 운동부는 상기 진동판과 대응하는 형상인 것이 바람직하다.

상기 지지부재는 상기 진동판에 구비되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 지지부재는 실질적으로 평판 형상이며, 상기 운동부의 중앙을 수직으로 지지하는 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 진동판의 저부에는 상기 운동부의 형상과 대응하며 상기 운동부와 결합되는 결합부가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 일측은 상기 운동부와 장경부에 연결되며, 타측은 상기 베이스 프레임에 연결되는 댐퍼를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 베이스 프레임의 소정 위치에 결합되는 고정부와; 전자기력에 의하여 상기 고정부에 대하여 운동하는 운동부와; 상기 운동부에 연동하여 진동하는 트랙 형상의 진동판과; 일측은 상기 운동부와 장경부에 연결되며, 타측은 상기 베이스 프레임에 연결되는 댐퍼를 포함하는 스피커를 제공한다. 상기 댐퍼는 상기 운동부와 결합되는 제1부재와, 상기 제1부재에서 단차지며 상기 베이스 프레임과 연결되는 제2부재를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명에 의하면, 스피커의 슬림한 디자인을 만족하면서도 고출력 및 고음질을 구현하는 것이 가능하다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 중복된 설명을 피하기 위하여, 종래 기술과 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 스피커의 바람직한 실시예를 설명한다.

종래 기술과 유사하게, 본 발명에 따른 스피커도 에너지 변환부(400, 500) 및 진동판(200)을 포함하여 구성된다. 고정부(500)는 영구자석(560), 상부 플레이트(520) 및 하부 플레이트(540)를 포함하여 구성된다. 고정부(500)에는 영구자석(560)과 자기력의 방향을 반대로 하여 상부 플레이트(520) 및 하부 플레이트(540) 내부에 자기력을 집중시키는 역할을 하는 보조자석(550)을 더욱 포함하는 것도 가능하다. 운동부(400)는 보빈(420) 및 보이스코일(440)을 포함하여 구성된다. 또한, 보빈(420)은 댐퍼(600)에 의하여 지지되며, 진동판(200)은 에지(300)에 의하여 지지된다.

다만, 본 발명에서는 트랙 형상의 진동판(200)에 대응하여, 운동부(400)도 트랙 형상이다. 그리고, 본 발명에서는 운동부(400)의 변형을 방지하는 지지부재(220)가 구비된다. 진동판(200)이 트랙 형상이면 운동부(400)도 트랙 형상인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 트랙형 진동판의 경우에 종래의 원형 형상의 운동부(보빈)을 사용하면, 운동부가 트랙형 진동판의 중앙 부위에 연결되므로 상기 진동판의 고유 공진 모드를 발생시키기 쉽다. 따라서, 진동판에서 원하지 않는 진동 모드가 발생할 뿐만 아니라 구동력도 저하하게 된다.

그런데, 운동부(400)가 트랙 형상이 되면 그 구조적인 특성상 특히 단경부의 변형이 크게 발생하여, 트랙 형상의 운동부(400)를 실제 구현하기가 어렵다. 왜냐하면, 운동부(400) 즉 보빈(420)의 두께는 대단히 얇아서, 스피커의 구동 및 스피커 내부 열에 의하여 특히 보빈(420)의 단경부에서 변형이 발생되기 쉽기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 운동부(400)의 변형을 방지하기 위하여 지지부재(220)가 구비된다.

상세히 설명하면 다음과 같다.

보빈(420)의 대략 상측에는 상기 보빈(420)과 연동하여 진동하도록 진동판(200)이 구비되는데, 상기 진동판(200)에는 보빈(420)의 변형을 방지하는 지지부재(220)가 형성된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 지지부재(220)에 의하여 보빈(420)의 변형을 방지할 수 있으므로, 보빈(420)의 형상을 트랙 형상으로 하고 크기도 진동판(200)의 크기와 유사하게 할 수 있으므로, 스피커의 구동력을 최대한 높일 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 진동판(200)를 상세히 설명하면 다음과 같다.

진동판(200)의 저부에는 지지부재(220) 및 결합부(230)가 형성된다. 지지부재(220)는 보빈(420)에 결합되어 상기 보빈(420)의 변형을 방지하는 역할을 한다. 결합부(230)는 진동판(200)이 보빈에 결합되는 부분으로서, 진동판(200)과 보빈(420)의 체결 구조를 보강하는 역할을 하며 작업성을 높이는 역할도 한다(상세한 것은 후술함).

지지부재(820)의 형상은 보빈(420)의 변형을 방지할 수 있는 보강 기능을 수행하면 어떤 형상이라도 사용가능하지만, 실질적으로 평판 형상이며, 상기 보빈(420)의 중앙을 수직으로 지지하는 것이 바람직하다. 지지부재(220)를 보빈(420)의 중앙부에 결합시키는 이유는 통상 보빈(420)의 중앙 부위에서 변형이 가장 크기 때문이다. 물론, 이러한 수직 판상형의 지지부재(220)를 다수개 사용하는 것도 가능하다.

지지부재(220)를 진동판(200)에서 분리하여 별도로 구성하여, 보빈(420)에 설치하는 것도 가능하지만, 진동판(200)의 저면에 구비되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이렇게 구성하면, 진동판(200)을 사출 성형할 때 동시에 지지부재(220)를 만들 수 있기 때문이다.

한편, 지지부재(220)가 수직으로 형성되므로, 고정부(500) 특히 보조자석(550), 상부 플레이트(520) 및 영구자석(560)에는 상기 지지부재(220)에 대응하는 홈(510)이 형성되어야 한다. 왜냐하면, 보빈(420)이 상하 운동하므로 상기 보빈(420)에 결합된 지지부재(220)도 상하 운동한다. 따라서, 보빈(420)의 상하 운동시에 지지부재(220)가 고정부(500)에 충돌하지 않도록 홈(510)이 형성되어야 하기 때문이다. 이때, 홈(510)을 형성하기 위하여, 보조자석(550)을 분할하여 한 쌍의 보조자석(552, 554)로 하는 것이 바람직하다. 상부 플레이트(520) 및 영구자석(560)도 분할하는 것이 바람직하다.

도 7을 참조하여, 보빈(420)과 진동판(200)의 결합구조를 설명하면 다음과 같다.

진동판(200)의 저부에는 결합부(230)가 형성된다. 결합부(230)는 보빈(420)에 대응하는 형상(단면에 대응하는 형상)을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 결합부(230)는 전체적으로는 대략 장방형 또는 장타원형의 형상을 가지며 하부로 돌출한 형상인 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 진동판(200)의 결합부(230)의 내측에 보빈(200)을 결합하는 것이 용이하다. 물론, 결합부(230)를 한쌍의 수직 돌출부로 구성하며, 상기 수직 돌출부의 사이에 보빈(420)의 상부를 끼워 결합시키는 것도 가능하다.

본 발명에서 진동판(200)의 형상은 한정되지 않으며, 예를 들어 평판형, 콘형 등의 진동판을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 상술한 실시예에서는 트랙형 진동판 및 트랙형 보빈을 도시 및 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 원리는 다양하게 적용 가능하다. 예를 들어, 트랙형 진동판/원형 보빈 또는 원형 진동판/원형 보빈을 사용하는 스피커의 경우에도 지지부재를 사용하여 보빈의 변형을 방지하는 원리를 사용하는 것이 가능하다.

도 4 및 도 7을 참조하여, 보빈(420)과 댐퍼(600)의 결합 구조를 설명하면 다음과 같다.

진동판(200) 및 보빈(420)이 트랙 형상인 경우에 단경부측에는 거의 공간이 없다. 따라서, 본 발명에서는 실질적으로 보빈(420)을 지지하는 장경부에서만 댐퍼(600)가 보빈(420)을 지지하도록 한다. 즉, 종래와는 달리, 본 발명에 따른 댐퍼(600)는 보빈(420)의 장경부에서만 연결되며, 평판형이 아닌 한 쌍의 절곡형 또는 단차형으로 구성하는 것이 바람직하다.

상세히 설명하면, 댐퍼(600)는 보빈(420)의 장경부의 일단에 연결는 제1부재(610)와, 상기 제1부재(610)에서 연장 형성되며 베이스 프레임(700)과 연결되는 제2부재(620)를 포함하여 구성된다. 이때, 제2부재(620)는 제1부재(610)에 대하여 단차지는 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면 댐퍼(600)의 면적을 크게 할 수 있다.

한편, 제1부재(610)의 일측(보빈 연결 부위)에는 오목부(612)가 형성되어, 상기 오목부(612)에 보빈(420)의 하부가 삽입되어 결합되는 것이 바람직하다. 그리고, 제2부재(620)의 일측에는 대략 하향 절곡된 돌출부(622)가 형성되어, 상기 돌출부(622)가 베이스 프레임(700)에 삽입되어 결합되는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 스피커의 작동을 설명하면 다음과 같다.

보이스코일(440)에 전기 신호가 인가되면, 영구자석(560)과 상호 작용에 의하여 보이스코일(440)이 상하 운동 즉 피스톤 운동한다. 이에 따라, 보이스코일(440)에 연결된 보빈(420)도 피스톤 운동하며, 상기 보빈(420)에 연결된 진동판(200)도 피스톤 운동하여 진동한다.

이때, 지지부재(220) 및 결합부(230)에 의하여 보빈(420)의 내측 및 외측의 변형이 효과적으로 방지되어, 상기 보빈(420)의 변형에 의하여 발생할 수 있는 이상음의 발생이 효과적으로 방지된다. 또한, 본 발명에서는 보빈(420)의 크기를 진동판(200)의 크기와 거의 같도록 구성할 수 있고, 따라서 진동판(200)과 보빈(420)이 결합되는 면적이 커져서 구동력이 상승하여 음향 효율이 향상된다.

상술한 실시예에서와 같이, 본 발명에 따른 스피커는 티브이와 같은 디스플레이 장치에 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않으며 다른 장치에 사용 하는 것도 물론 가능하다.

상술한 본 발명에 따른 스피커의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 따르면, 지지부재에 의하여 보빈의 변형을 방지하고, 보빈의 크기를 크게 하여 진동판과 보빈의 결합 면적이 크게 할 수 있다. 따라서, 고음질 및 고출력의 스피커를 구현하는 것이 가능하다는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 따르면, 트랙형 스피커의 장경/단경 차이에 의한 진동계 부품의 비선형 상하운동을 줄일 수 있으므로, 고음질의 스피커를 구현하는 것이 가능하다는 이점이 있다.

셋째, 본 발명에 따르면, 댐퍼의 지지구조가 향상된다는 이점이 있다.

Claims

베이스 프레임의 소정 위치에 결합되는 고정부와;

전자기력에 의하여 상기 고정부에 대하여 운동하는 운동부와;

상기 운동부에 연동하여 진동하는 진동판과;

상기 운동부의 변형을 방지하기 위하여, 상기 운동부를 지지하는 지지부재를 포함하는 스피커.
제1항에 있어서, 상기 진동판은 트랙 형상인 것을 특징으로 하는 스피커.
제2항에 있어서, 상기 운동부는 상기 진동판과 대응하는 형상인 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부재는 상기 진동판에 구비되는 것을 특징으로 하는 스피커.
제4항에 있어서, 상기 지지부재는 실질적으로 평판 형상이며, 상기 운동부의 중앙을 수직으로 지지하는 것을 특징으로 하는 스피커.
제4항에 있어서, 상기 진동판의 저부에는 상기 운동부의 형상과 대응하며 상 기 운동부와 결합되는 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스피커.
제6항에 있어서, 일측은 상기 운동부와 장경부에 연결되며, 타측은 상기 베이스 프레임에 연결되는 댐퍼를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커.
베이스 프레임의 소정 위치에 결합되는 고정부와;

전자기력에 의하여 상기 고정부에 대하여 운동하는 운동부와;

상기 운동부에 연동하여 진동하는 트랙 형상의 진동판과;

일측은 상기 운동부와 장경부에 연결되며, 타측은 상기 베이스 프레임에 연결되는 댐퍼를 포함하는 스피커.
제8항에 있어서, 상기 댐퍼는 상기 운동부와 결합되는 제1부재와, 상기 제1부재에서 단차지며 상기 베이스 프레임과 연결되는 제2부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커.