KR20080034365A - 마그넷 무빙형 마이크로 스피커 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그넷 무빙형 마이크로 스피커 구조에 관한 것으로, 자세한 설명을 더하면 진동판에 마그넷을 부착하여 움직임을 발생시켜 소리를 만드는 구조의 마이크로 스피커를 제공한다. 이와 같은 마이크로 스피커는 마그넷, 요크, 코일, 진동판을 구비하되, 전자기계에서 발생한 힘이 진동판에 부착된 마그넷을 진동시켜 효과적인 음향을 발생시키는 마이크로 스피커이다.

본 발명에 따르면, 마그넷을 진동판에 부착시킴으로써 음성코일형과는 달리 인출선 처리를 고려하지 않아도 되고, 인출선 처리 불량 및 진동으로 발생하는 인출선의 피로 파괴로 인한 스피커 수명의 단축과 같은 문제를 줄일 수 있는 구조를 특징으로 한다.

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Description

마그넷 무빙형 마이크로 스피커 구조{The moving magnet type microspeaker}

도 1은 종래의 음성 코일을 사용하는 마이크로 스피커를 나타낸 단면도

도 2a는 종래의 음성 코일이 부착된 진동판과 음성 코일 인출선의 처리 상태를 나타낸 도면

도 2b는 도 2a의 음성 코일 인출선 처리 상태를 나타낸 단면도

도 3a는 본 발명에서 2개의 고정코일 사이에 진동판에 부착된 마그넷을 위치시킨 형태의 마이크로 스피커의 단면도

도 3b는 본 발명에서 외륜 코일만을 이용한 형태의 마이크로 스피커의 단면도

도 3c는 본 발명에서 내륜 코일만을 이용한 형태의 마이크로 스피커의 단면도

도 4는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 해석 그림

도 5는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 해석 그림

도 6은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 해석 그림

도 7은 본 발명의 측정 위치와 설계 조건에 따른 힘의 비교 그래프

도 8a는 본 발명에 따른 도 3a의 성능 향상을 고려한 마이크로 스피커의 단면도

도 8b는 본 발명에 따른 도 3b의 성능 향상을 고려한 마이크로 스피커의 단면도

도 8c는 본 발명에 따른 도 3c의 성능 향상을 고려한 마이크로 스피커의 단면도

도 9는 본 발명에 따른 원형의 진동형 마그넷을 나타낸 도면

도 10은 본 발명에 따른 사각 판형 마그넷의 조립 구조를 나타낸 도면

도 11은 본 발명에 따른 사각 막대형 마그넷을 사각 마이크로 스피커에의 적용 도면

100 : 마이크로 스피커

10 : 마그넷(원형, 진동형) 10' : 마그넷(프레임 부착형)

11 : 판형 마그넷 12 : 막대형 마그넷

20 : 진동판 22 : 진동판의 중앙돔

21 : 마그넷 부착단 21' : 음성 코일 부착단

23 : 진동판의 외곽부 24 : 인출선 접합부 25 : 인출선

30 : 프로텍터 31 : Iron 재질 프로텍터

40 : 프레임 40a : 코일 프레임 41 : 금속 프레임 42 : PCB

43 : 공간(자기 회로 공간) 44 : 탑플레이트 45 : 요크

50 : 음성 코일 51 : 내륜 코일 52 : 외륜 코일

60 : Iron

본 발명은 마이크로 스피커(100)에 관한 것으로, 구체적으로는 음성 코일이 설치되는 진동판(20)의 안쪽 안착부위에 마그넷(10)을 부착시켜 종래의 코일을 부착했을 때 발생하는 인출선(25) 처리 공정을 배제하였으며 코일을 진동판(20)이 아닌 프레임(40)에 고정하는 전자기 회로로써 이 전자기 회로에 의해 발생하는 힘이 마그넷(10)을 움직이게 되고 진동판(20)을 통해 소리를 발생케 하는 마이크로 스피커에 관한 것이다.

마이크로 스피커(100) 구조는 소형화된 이동통신 단말기 및 여러 음향 재생 장치에 맞추어 그 크기가 매우 작아지고 있고, 또한 적용시, 하나의 부품으로 차지하는 부피도 매우 적어서 높은 성능을 충족시키는 것에 어려움이 있다.

이를 위해 본 발명자는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제 10-3069853호 "휴대용 통신기기의 양방향 통합형 스피커-리시버", 공개특허공보 공개번호 특2002-0065419호 "이동통신 단말기용 양방향 마이크로 스피커", 공개번호 특2003-0022619호, "측면 방음구를 갖는 단말기용 수신 유니트", 등록특허공보 등록번호 제 10-0534154호 "통신 단말기용 마이크로 스피커의 내부결합구조", 등록번호 제10-0482954호 "편평형 음성코일을 이용한 초슬림 양방향 마이크로 스피커" 등을 제안한 바 있다.

현재 휴대폰과 같은 이동통신 단말기에 사용되는 마이크로 스피커의 형태는 프레임(40)에 마그넷(10)을 부착하고 음성 코일을 진동판(20)에 부착시킨 구조이며 이렇게 만들어진 전자기 회로 내에 발생하여지는 힘을 이용하여 소리를 만들어낸다. 마그넷(10)의 부착 방법이나 형태, 음성 코일의 가공 방법은 발전하고 있으나 종래의 구조를 벗어나지 않는다.

진동판(20)에 부착된 음성 코일의 인출선(25)을 처리하는 방법으로는 진동판(20)의 인출선 접합부(24)에 접합시키는 방법이 주류를 이루며, 이는 진동 피로에 의한 인출선(25) 단선의 원인이 되어 마이크로 스피커의 수명에 큰 영향을 준다.

본 발명은 종래에 적용되지 않았던 스피커 구조를 소형화된 마이크로 스피커에 효과적으로 적용하여, 마그넷(10)을 진동판(20)에 부착하고 고정된 코일에서 발생하는 전류와 마그넷(10)의 자기 플럭스가 상호작용하여 발생하는 힘으로 작동하는 방식이다.

종래의 마이크로 스피커의 진동부는 음성 코일을 부착하는 형태이기에 코일로의 전류 인가를 위한 인출선 처리 부분이 제품생산 공정의 복잡성과 제작 후 피로 파괴와 같은 불량의 원인이었으나, 상술한 바와 같이 코일이 프레임(40a)에 부착되어 작업의 용이하고, 진동에 의한 코일의 파괴가 없어 스피커 수명을 늘릴 수 있다.

상술한 본 발명은 전자기기의 프레임에 지지되어 설치되고, 상기 전자기기의 전자회로와 접속되어 음향을 출력하기 위한 마이크로 스피커에 있어서, PCB(42), 코일이 프레임(40,40a)에 순차적으로 부착되며, 코일이 부착되어 있는 이격 공간(43)으로 마그넷(10)이 부착되어 있는 진동판(20)이 삽입되어 있음을 특징으로 한다.

상기에서, 진동판(20)은 마그넷 부착단(21)을 기준으로 내측으로 형성된 중앙돔(22)과 외측으로 형성된 외곽부(23)가 존재하며 음성 코일을 부착했을 때 생기는 인출선(25)이 없어 인출선(25)을 외곽부(23)의 인출선 접합부(24)에 접합 처리를 하지 않아 상기 내륜 코일(51)과 상기 외륜 코일(52)이 부착되어 만들어진 이격 공간(43)으로 삽입하여 프레임(40)에 안착시킬 때 방향성을 고려하지 않는다.

도 1은 종래의 음성 코일을 사용하는 마이크로 스피커를 나타낸 단면도로 상기 요크(45), 마그넷(10)과 탑플레이트(44)가 순차적으로 조립돼 외륜 마그넷(10)과 내륜 마그넷(10)이 만들어 내는 자기 공간(43)에 음성 코일(50)이 위치하게 된다. 도 2a와 도 2b는 일반적인 음성 코일(50)을 사용하는 마이크로 스피커의 진동판(20)이며 상기 음성 코일(50) 부착단(21')에서 음성 코일(50)의 외곽부(23)에 접합되어진 인출선 접합부(24)의 처리 모습이며, 상기 진동판(20)의 상하 진동에 의한 코일 인출선의 반복하중이 발생한다.

도 3a는 본 발명에 있어, 밑면은 상기의 PCB(42)를 사용하였으며, 그 위에 내륜 코일(51)의 고정을 위한 코일 프레임(40a)이 결합되고, 내륜 코일(51)과 외륜 코일(52)이 프레임(40) 안에 결합되며 내륜 코일(51)과 외륜 코일(52) 사이에 마그넷(10)이 삽입되어지는 틈을 만들어 주어 전자기회로를 형성한다.

도 3b와 도 3c는 내륜 혹은 외륜 코일(52)만을 사용하는 마이크로 스피커를 나타낸 것으로, 이와 같은 마이크로 스피커는, 전술한 바와 같이, PCB(42), 코일이 순차적으로 부착되고 상기 마그넷(10)의 자력을 한쪽으로만 사용하되, 전체 마이크로 스피커의 크기를 줄이는 것이 가능하게 된다.

상기 PCB(42)는 코일의 고정과 인출선(25)의 납땜을 용이하게 하기 위한 방향성과 다수의 홀이 존재하며, 상기 외륜 및 내륜 코일(51)은 상기 진동판 부착형태의 코일처럼 다른 가공 방법을 거치지 않고 PCB(42)에 직접 납땜 된다.

도 4는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위해서 나타낸 그림으로, 횡방향 착자 마그넷 주위의 자기장 분포를 해석한 것이다.

도 5는 상기 마그넷(10)의 자기력이 미치는 공간을 나타내며 상기 내륜 코일(51)과 외륜 코일(52)의 위치를 결정함에 있어 일반적인 음성 코일(50)을 사용하는 마이크로 스피커에서와 반대로 마그넷(10)의 유동성과 거기에 따른 자기력 분포지역의 변화까지 고려됨을 보인다.

도 6은 분산되는 자기력을 필요한 위치에 집중시키기 위한 구조로 Iron(60)을 삽입하여 분산되는 자기력을 모아 자기력 사용의 효율을 높이기 위한 설계상의 변화가 어떤 효과를 나타내는지 해석을 통한 자기력 분포 도면이고, Iron(60) 삽입이나 덧대는 방법의 설계 변화를 통해 자기력의 집중을 도모할 수 있으며, 그로 인해 코일에 전달되는 높은 밀도의 자기력으로 성능 향상의 효과를 가져 옴을 표현한 그림이다.

도 7은 상술 한 것과 같이, 성능 상승효과를 보여 주고자 하는 본 발명의 기술로 만들어진 마이크로 스피커의 힘의 분포 곡선으로, 상기 내륜 코일(51)과 외륜 코일(52)의 위치를 결정함에 있어 일반적인 음성 코일(50)을 사용하는 마이크로 스피커에서와 반대로 마그넷(10)의 유동성과 거기에 따른 자기력 분포지역의 변화까지 고려되고, 도 6에서 Iron(60) 재료를 더하여 유동성에 따른 자기력 분포를 집중하는 방법과 더하여 마그넷이 움직이는 방향으로 Iron(60)을 덧대었을 때 마그넷이 가진 인력이 작용하여 힘의 상승효과를 더욱 증대시켜 본 발명의 기술적 사상을 잘 표현하고 있으며, 마그넷의 무게와 필요에 의한 코일 사용의 사용 개수에 간섭받지 않아 통풍 공간이 부족한 협소 공간에 장착되더라도 공기의 저항을 크게 받지 않는다는 것을 힘의 상승효과로 잘 나타내고 있다.

도 8a와 도 8b, 도 8c를 참조하면, 상술한 바와 같은 자기력의 효과적인 사용을 위한 방법들이 제시되었다. 상기의 내륜 코일(51)의 안쪽에 Iron(60)을 삽입하여 상기의 마그넷(10)의 내륜 쪽 방향에서 발생하여지는 자속을 위 아래로 진동하는 중에도 상기의 내륜 코일(51)에 쇄교 되는 자속량을 유지하도록 도와주는 역할을 하고, 상기의 외륜 코일(52)의 바깥쪽이 되는 프레임의 재료를 자기 유도가 잘 되는 Iron 재질의 금속 프레임(41)으로 만들어 상술한 바와 같이 상기 마그넷(10)의 외륜 쪽 방향에서 발생하여지는 자속을 위 아래로 진동하는 중에도 상기의 외륜 코일(52)에 쇄교 되는 자속의 량을 유지 하도록 도와주는 역할을 하도록 하였으며, 상술한 2가지 방법을 모두 적용하는 방법을 쓰면서 프로텍트의 재질 또한 Iron(60) 재질로 하고, PCB(42) 밑면에 Iron(60)을 덧대어 마이크로스피커의 자계누설을 방지하고 자력을 높일 수 있다.

도 9는 원형 마이크로 스피커에 맞게 제작된 원형 마그넷(10)이며 자속의 착 자 방향은 횡방향이며 재질은 플라스틱 재료이다.

도 10은 사각 마이크로 스피커에 맞게 제작된 상자형 사각 마그넷(10)이며 낱개의 판형 마그넷(11)을 접합 식 조립 형태로 제작한다.

도 11은 좁고 긴 형태의 사각이나 트랙형 마이크로 스피커에 맞도록 제작된 사각 막대형 마그넷(12)의 적용 도면으로 표시된 바와 같이 자속의 착자 방향은 위아래로 하여 Iron 재질의 금속 프레임(41)을 이용하여 자속의 방향을 코일에 쇄교 되게 하는 구조를 한다. 이와 같은 형태의 마이크로 스피커에 적용되는 마그넷(10)은 상술한 것과 같이 자속의 착자 방향이 위아래의 수직 방향이 될 수도 있지만, 옆으로 하는 수평방향이 될 수도 있다.

이와 같은 본 발명은 음성 코일(50) 보다 무거운 마그넷(10)을 이용하여 진동을 발생시키는데, 효과적인 힘의 콘트롤을 통해 마그넷(10)의 진동에 적합한 환경을 만들어 내어 통풍 공간이 부족한 협소한 공간에서도 공기의 저항을 크게 받지 않고 음향을 재생하는 원음에 더 가까운 마이크로 스피커를 만들어 내는데 그 효과가 있다.

본 발명의 마이크로 스피커의 구조를 통해 음성 코일(50)이 가지던 인출선 접합부(24) 처리 문제를 간단하게 처리 할 수 있어 생산성 향상과 수명의 연장에도 그 효과가 있다.

Claims (10)

1. 마그넷 무빙형 마이크로 스피커 구조에서 전자기 회로가 가지는 특징은 마그넷이 아닌 코일이 PCB 및 프레임에 고정되도록 하여 진동판에 접합하는 처리 과정이 없이 밑면의 PCB에 바로 납땜을 하는 구조로 전자기 공간을 만들고 그 공간에 진동판에 부착된 음성 코일이 아닌 마그넷을 위치하게 하여 전자기 회로를 완성하여 마그넷을 진동하게 하는 구조의 마이크로 스피커.
2. 제 1항에 있어서, 내륜 코일만 사용하는 것을 특징으로 하는 구조의 마이크로 스피커
3. 제 1항에 있어서, 외륜 코일만 사용하는 것을 특징으로 하는 구조의 마이크로 스피커
4. 제 1항에 있어서, 마이크로 스피커의 형태에 있어서 원형이 아닌 사각형의 전자기 회로를 가지는 구조로 다수의 판형 마그넷을 접합하여 사각 구조의 마그넷을 사용하는 구조의 마이크로 스피커
5. 제 1항에 있어서, 마이크로 스피커의 형태에 있어서 원형이 아닌 사각형의 긴 전자기 회로를 가지는 구조로 마그넷의 착자 방향이 아래위로 된 수직 착자의 사각 막대형의 마그넷을 사용하는 구조의 마이크로 스피커
6. 제 1항에 있어서, 마그넷이 움직이면서 만들어 내는 자기력이 넓게 분포하게 되므로 자기력의 효율적 사용을 위해 상기 내륜 코일의 안쪽에 Iron을 삽입하고 상기 외륜 코일의 바깥쪽이 되는 프레임 재질을 금속 프레임으로 구성하며, PCB의 아래쪽에 Iron을 덧대고 프로텍터를 Iron 재질로 하여 스피커의 누설을 줄이고 자기력의 효율을 높이는 구조
7. 제 2항과 제 5항에 있어서, 내륜 코일만을 사용하는 구조에서 성능 향상을 위한 자기력의 효과적 사용을 위해서 코일 안쪽에 Iron을 삽입하는 구조의 마이크로 스피커
8. 제 3항과 제 5항에 있어서, 외륜 코일만을 사용하는 구조에서 성능 향상을 위한 자기력의 효과적 사용을 위해서 코일 바깥쪽 프레임을 Iron 재질의 금속 프레임으로 구성하는 마이크로 스피커
9. 제 5항에 있어서, 마그넷의 착자 방향이 수평방향으로 되고 긴 사각 형태의 마이크로 스피커의 도 11과 같이 단축에서 볼 때, 양 옆의 코일은 하나가 아닌 서로 다른 2개이고, 수래 바퀴가 맞물려 돌듯 마주보는 방향으로 감되, 각각의 코일은 박판의 Iron을 중심축으로 감아서 장착 되어 자기 차폐의 기능과 자기력을 집중 효과를 가지는 구조의 마이크로 스피커
10. 제 1항에 있어서, 가벼운 플라스틱 자석을 사용하여 진동시스템의 무게를 줄여서 진동량을 크게 하는 마이크로스피커

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