KR20090003687A - 방사형 착자 방향 외륜 마그네트를 이용한 마이크로스피커 - Google Patents

방사형 착자 방향 외륜 마그네트를 이용한 마이크로스피커 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 통신용 단말기 및 휴대용 멀티미디어기기에 주로 사용되는 마이크로스피커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에지(201) 및 센터캡(202)을 갖는 다이아프램(801)에 보이스코일(203)이 부착되고, 외륜 마그네트(204)가 탑플레이트(205)와 바텀플레이트(206) 및 요크(207)를 통하여 구성되는 자기회로를 통하여 에어갭(208) 내에 삽입된 보이스코일(203)에 자기력을 제공하는 구조의 마이크로스피커에 있어서, 소정의 두께를 갖는 외륜 마그네트(204)는 내경부(209)와 외경부(210)가 상호간 서로 상반된 자기적 극성을 갖는 방사형 착자 구조를 갖고, 상기 외륜 마그네트(204)의 내경부(209)에는 소정 두께의 실린더형 탑플레이트(205)가 부착되며, 외경부(210)에는 소정 두께의 실린더형 바텀플레이트(206)가 부착되고, 다이아프램(801) 에지(201)는 상기 외륜 마그네트(204)의 상부와 소정의 간격을 두고 그 바깥 끝 부분이 바텀플레이트(206) 안쪽 근방에 고정되며, 요크(207)은 다이아프램(801) 에지(201)의 상부와 소정의 간격을 두고 바텀플레이트(206)와 밀착된 상태로 고정되고, 상기 요크(207)는 그 중심부에서 하방으로 돌출부(213)를 이루어 실린더형 탑플레이트(205)와 에어갭(208)을 형성하고, 상기 보이스코일(203)은 다이아프램(801) 에지(201)의 안쪽 끝에 그 상단이 부착됨과 동시에 상기 에어갭(208) 내로 삽입 장착되며, 상기 보이스코일(203)의 하단에는 센터캡(202)의 바깥 가장자리가 부착되고,상기 센터캡(202)은 상기 요크(207)의 하방 돌출부(213) 하단과 소정의 간격을 형성하여 그 하부에 위치하며, 상기 요크(207)의 상부에는 다수의 음방출공(212)을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커에 관한 것이다.
방사형 착자 외륜 마그네트 자기회로 마이크로 스피커 방자형 보이스코일 요크 에어갭 공극

Description

방사형 착자 방향 외륜 마그네트를 이용한 마이크로스피커{Micro-speaker using radially magnetized magnet}
도 1A는 종래의 마이크로스피커를 도시한 단면도
도 1B는 종래의 마이크로스피커의 자속 흐름을 도시한 부분 단면도
도 2A는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 기본 실시 예를 도시한 단면도
도 2B는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 음방출공의 위치를 도시한 평면도
도 3은 본 발명에 의한 마이크로스피커의 자속 흐름을 도시한 부분 단면도
도 4는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 댐퍼가 장착된 실시 예를 도시한 단면도
도 5는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 내륜 마그네트가 함께 사용된 실시 예를 도시한 단면도
도 6은 본 발명에 의한 마이크로스피커의 내륜 마그네트가 함께 사용된 또 다른 실시 예를 도시한 단면도
도 7A는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 방사형 착자 방향 외륜 마그네트에서 일정 각도로 분할된 원호 형태의 마그네트 1개 모양을 도시한 평면도
도 7B는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 방사형 착자 방향 외륜 마그네트에서 일정 각도로 분할된 원호 형태의 마그네트들이 각각 접합되어 방사형 착자 방 향 구조를 이루는 모양을 도시한 평면도
도 8은 본 발명에 의한 마이크로스피커의 다이아프램 구조를 도시한 단면도
도 9A는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 보이스코일 인입선 방출 구조를 도시한 단면도
도 9B는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 보이스코일 인입선 방출 구조를 도시한 평면도
도 10A는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 다이아프램 지지대 전극 단자의 구조를 도시한 단면도
도 10B는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 다이아프램 지지대 전극 단자의 구조를 도시한 평면도
본 발명과 관련된 종래 기술의 문헌 정보는 , 대한민국특허청 등록실용신안 제20-0302577호(제목:통신단말기용 마이크로스피커의 내부결합구조)를 비롯하여, 대한민국특허청 등록실용신안 제20-0327024호 (제목:마이크로스피커에서의 고출력을 위한 진동판 결합구조), 대한민국특허청 등록특허 제10-0419914호(제목:마이크로스피커용 진동 모듈 및 이를 구비한 마이크로스피커), 대한민국특허청 등록실용신안 제20-0344263호(제목: 전기-음향변환장치) 등이 있다.
본 발명은 이동 통신용 단말기 및 휴대용 멀티미디어기기에 주로 사용되는 마이크로스피커에 관한 것으로, 일반적인 대형 스피커와 마이크로스피커의 크기면에서의 정확한 경계는 없지만, 본 발명에서는 주된 응용 분야를 기준으로 하여 비교적 작은 크기의 스피커를 통칭하는 수단으로서 편의상 이를 마이크로스피커라 명명하기로 한다.
일반적으로 마이크로스피커는 자기회로와 진동계를 중심으로 구성되어 있다. 자기회로는 내륜 마그네트(30) 또는 외륜 마그네트(30')에, 상기 마그네트의 상부에 부착되는 탑플레이트(20',21) 와 상기 마그네트의 하부에 부착되는 바텀플레이트(20,21') 및 요크(70) 등으로 구성되며, 상기 마그네트(30,30') 및 플레이트와 요크를 통하여 구성되는 자기회로는 강한 자기장을 에어갭(40)에 공급하게 된다. 일반적으로 스피커의 자기회로를 이루는 마그네트(30,30')는 그 재질이 페라이트 계열이나 알니코 또는 희토류로서 네오드뮴(Nd-Fe-B) 계통이나 사마륨-코발트(Sm-Co) 계열의 마그네트가 사용될 수 있으나, 마이크로스피커에서는 가격 대비 성능이 우수한 네오드뮴(Nd-Fe-B) 계의 마그네트(30,30') 사용이 일반적이다. 또한 탑플레이트(20',21) 와 바텀플레이트(20,21') 및 요크(70) 등의 재질은 일반적으로 순철로 알려진 탄소 함유량 20ppm 이하의 암코철 또는 전해절이 사용되는 것이 이상적이지만, 가격적인 측면을 고려할때 마이크로스피커에는 거의 순철과 비슷한 수준의 저 탄소 함유량의 제품으로서 SPC-3 (탄소 함유량 25~50ppm 이하, POSCO)등이 사용되고 있다.
또한 에어갭(40) 내에 삽입 되어 있는 보이스코일(60)은 에지(51)와 센터캡(50)으로 이루어진 다이아프램(50,51)에 부착되어 진동계를 이룬다. 이 밖에도 외부로부터의 충격을 방지하기 위하여 다수의 음방출공(11)을 구비한 프로텍터(10)를 비롯하여 이러한 상기 자기회로와 진동계를 수용하기 위한 프레임(100) 및 보이스코일(60)에 음성전류를 인가하기 위한 전극 단자 등이 프레임(100) 상에 설치되게 된다.
이와 같이 상기 자기회로를 통하여 에어갭(40)에 공급된 강한 자기장 안으로 삽입 장착된 보이스코일(60) 내에 음성전류를 인가하게 되면 플레밍의 왼손 법칙에 의한 기계적 음향 진동이 보이스코일(60)로부터 다이아프램(50,51)에 발생되므로 마이크로스피커의 기능이 이루어지게 된다.
또한, 마이크로스피커는 일반적인 대형 스피커와는 달리 그 적용 분야가 이동 통신 단말기 및 휴대형 멀티미디어기기 등 크기가 작은 제품 분야에 주로 사용되므로 보다 더 소형, 슬림화가 요구되고 있는 추세이다.
종래의 마이크로스피커 기술을 대표적으로 소개하면, 상기 언급된 바와 같이 대한민국특허청 등록실용신안 제20-0302577호 (제목:통신단말기용 마이크로스피커의 내부결합구조)를 들 수 있다. 도 1A 에는 이에 대한 단면도가 도시되어 있으며, 도 1B 에는 도 1A 에서의 우측 에어갭(40)을 중심으로한 부분 단면도로서 자속의 흐름이 도시되어 있다.
이러한 종래의 마이크로스피커에서는 에어갭(40) 내의 자속 밀도를 강화하기 위하여, 외륜 마그네트(30')와 더불어 외륜 탑플레이트(21) 및 외륜 바텀플레이트(20) 와 요크(70)을 통하여 이루어지는 자기회로 이외에 내륜 마그네트(30)와 내륜 탑플레이트(20') 및 내륜 바텀플레이트(21')로 이루어지는 자기회로의 새로운 고안에 관하여 소개하고 있다.
그러나 상기 소개된 대한민국특허청 등록실용신안 제 20-0302577 호를 포함하여 종래의 모든 마이크로스피커는 대형 스피커와 달리 에어갭(40)의 간격(41)과 외륜 마그네트(30')의 두께(42)와의 차이가 크지 않으므로, 외륜 마그네트(30') 외곽으로의 누설 자속(70)의 양이 대형 스피커에 비하여 상대적으로 많게 되는 약점을 가지고 있다. 실제로 종래의 직경 17mm 의 마이크로스피커에서 제품 두께 기준 4.0 mm 의 제품의 에어갭(40)의 간격(41)은 0.7 mm 내외 이며, 외륜 마그네트(30')의 두께(42)는 대략 1 mm 내외가 된다. 이와 비교하여 대형 스피커 8인치 우퍼의 경우 에어갭(40)의 간격(41)은 1mm 내외로 마이크로스피커와 비교해도 큰 차이가 없으면서 외륜 마그네트(30')의 두께(42)는 수 센티미터(cm)에 이르므로 상호간 그 비율을 살펴보면, 상대적으로 종래의 마이크로스피커의 자기회로가 갖는 구조적 불리함이 존재하게 된다.
또한 마이크로스피커의 소형 슬림화로 인한 최대의 약점인 저음 성능에 관하여, 대표적인 요소로서 기본 공진 주파수(F0)에 따라 그 성능이 좌우된다고 할 수 있다. 즉, 두 개의 다른 마이크로스피커에 있어서, 자기회로에 의하여 에어갭(40)으로 공급되는 자속밀도가 동일한 경우, 기본 공진 주파수(F0)가 낮을 수록 저음부가 스펙트럼 상에서 확대되는 것에 반하여, 전체적인 음압은 감소하게 되는 것이 일반적이다. 이를 보완하기 위하여는 감소한 음압의 크기 만큼 자기회로를 보강함으로써 감소 이전의 원래의 음압 수준으로 끌어 올릴 수가 있다. 그러나 이를 위하여, 종래의 마이크로스피커에서는 외륜 마그네트(30') 또는 내륜 마그네트(30)의 두께(42)를 크게 할 때에는 이에 상응하는 탑플레이트(21,20') 및 바텀플레이트(20,21')의 두께도 함께 증대되어야만 자기회로의 에어갭(40) 내에서의 자속 밀도 상승 효과를 최대한 얻을 수가 있다. 이러한 경우 종래의 마이크로스피커에서는 제품의 두께가 커지므로, 이를 구현하기 위한 구조적 한계에 직면하게 된다.
그리고 일반적으로 스피커의 자기회로를 보강하기 위한 방법으로 에어갭(40)의 간격(41)을 좁히는 방법이 있는데, 이는 플레이트와 요크의 재료인 순철이 갖는 투자율에 비하여 에어갭(40) 즉, 공기중에서의 투자율은 매우 낮기 때문에 일반적으로 에어갭(40)에서의 자속 밀도의 크기는 그 간격(41)의 제곱에 반비례 하기 때문이다. 그러나 종래의 마이크로스피커의 경우에는 에어갭(40)의 간격(41)이 어느 수준 이하로 좁아지게 되면, 다이아프램(50,51) 외에 댐퍼와 같은 2차 서스펜션 구조를 갖고 있는 대형 스피커와 달리, 큰 진폭의 보이스코일(60) 진동시에 비틀림 진동에 의한 에어갭(40) 터치가 일어나게 되어 마이크로스피커에 심한 잡음이 발생하게 되는 문제에 직면하게 된다.
또한 종래의 마이크로스피커에서는 외부의 기계적인 충격으로부터 다이아프램(50,51) 등을 보호하기 위한 프로텍터(10)가 별도로 필요하게 되며, 통상적으로 그 재질은 스텐레스-스틸 등과 같은 비자성체가 일반적으로 사용되며, 이러므로 프로텍터(10) 상부로 누설되는 자기장에 대한 차폐 기능을 기대할 수 없는 단점 또한 가지고 있다.
따라서 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 다음과 같은 기술적 과제를 가지게 된다.
첫째는, 상하 방향의 착자 구조를 갖는 외륜 마그네트(30')를 사용한 자기회로가 적용된 종래의 마이크로스피커 시스템이 가지고 있는 외곽 방향 자기 누설(70)을 최소화하고, 또한 에어갭(40)내의 보이스코일(60)에 강한 자기장을 제공하기 위한 자기회로에서 필수적인 외륜 탑플레이트(21) 및 외륜 바텀플레이트(20)의 두께가 제품의 전체 두께에 차지하는 비중을 줄이고, 그 대신 외륜 마그네트(30')의 두께를 최대한 크게 하여 상대적으로 에어갭(40)을 통하여 보이스코일(60)에 가해지는 자기장의 세기를 극대화 하여, 같은 두께의 제품에서 상대적으로 높은 음압과 낮은 공진 주파수(F0)를 갖는 마이크로스피커의 제작을 가능케 하도록 하는 것이다.
둘째는, 마이크로스피커의 소형 슬림화라는 제약 조건 하에서 ,종래의 마이크로스피커가 갖는 에어갭(40)의 간격(41)을 한계치 이하로 줄이면서도 에어갭(40) 터치를 방지할 수 있는 2차 서스펜션 기능의 댐퍼를 장착할 수 있는 구조를 고안하는 것이다.
셋째는, 종래의 마이크로스피커가 가지고 있는 프로텍더(10)를 제거하고도 제품의 기계적 안정도를 보장하며, 더 나아가 자기장 차폐 기능을 제공하는 새로운 마이크로스피커 자기회로를 고안하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 종래의 마이크로스피커 시스템이 채택하고 있는 상하 방향의 착자 구조를 갖는 외륜 마그네트(30')를 사용한 자기회로 대신에 외륜 마그네트(204)의 내경부(209)와 외경부(210)가 상호간 상반된 극성을 갖도록 제작된 방사형 착자 구조를 갖는 외륜 마그네트(204)를 사용한 새로운 자기회로가 적용된 마이크로스피커의 여러 실시 예들을 제시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2A는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 기본 실시 예를 도시한 단면도로서, 소정의 두께를 갖는 외륜 마그네트(204)는 내경부(209)와 외경부(210)가 상호간 서로 상반된 자기적 극성을 갖는 방사형 착자 구조를 갖고, 상기 외륜 마그네트(204)의 내경부(209)에는 소정 두께의 실린더형 탑플레이트(205)가 부착되며, 외경부(210)에는 소정 두께의 실린더형 바텀플레이트(206)가 부착되고, 다이아프램(801) 에지(201)는 상기 외륜 마그네트(204)의 상부와 소정의 간격을 두고 그 바깥 끝 부분이 바텀플레이트(206) 안쪽 근방에 고정되며, 요크(207)는 다이아프램(801) 에지(201)의 상부와 소정의 간격을 두고 바텀플레이트(206)와 밀착된 상태로 고정되고, 상기 요크(207)는 그 중심부에서 하방으로 돌출부(213)를 이루어 실린더형 탑플레이트(205)와 에어갭(208)을 형성하며, 상기 보이스코일(203)은 다이아프램(801) 에지(201)의 안쪽 끝에 그 상단이 부착됨과 동시에 상기 에어갭(208) 내로 삽입 장착되며, 상기 보이스코일(203)의 하단에는 센터캡(202)의 바깥 가장자 리가 부착되고,상기 센터캡(202)은 상기 요크(207)의 하방 돌출부(213) 하단과 소정의 간격을 형성하여 그 하부에 위치하며, 상기 요크(207)의 상부에는 다수의 음방출공(212)을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커를 제시하고 있다. 도 2A에도시된 바와 같이 외륜 마그네트(204)의 착자 방향이 종래의 상하 방향의 N->S 극 또는 S->N극 구조에서 바뀌어, 내경부(209)가 N극을 갖고 외경부(210)가 S극을 갖는 방사형 구조로 이루어진 실시 예가 소개되어 있다. 이로 인하여 종래에는 자기회로 구성을 위하여 외륜 마그네트(204)의 상부에 장착되었던 외륜 탑플레이트(21)는 그 형태가 소정의 두께를 갖는 실린더형 탑플레이트(205)의 형태로 바뀌어 외륜 마그네트(204)의 내경부(209)에 부착되어 있다. 그리고 외륜 마그네트(204)의 하부에 장착되었던 외륜 바텀플레이트(20)도 그 형태가 소정의 두께를 갖는 실린더형 바텀플레이트(206)의 형태로 바뀌어 외륜 마그네트(204)의 외경부(210)에 부착되어 있는 모양을 볼 수가 있다. 이러므로 본 발명에서는 종래 마이크로스피커에서 상하 방향의 두께에 많은 부분을 차지하던 외륜 탑플레이트(21) 및 외륜 바텀플레이트(20)의 빈 자리 대신에 외륜 마그네트(204)의 두께를 확대함으로써, 전체 제품의 두께가 변하지 않으면서도 종래 마이크로스피커의 자기회로에 비하여 에어갭(208)에 훨씬 큰 값의 자속밀도를 제공하는 마이크로스피커 자기회로의 구현이 가능하게 되었다. 도 2B는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 음방출공(212)의 위치를 도시한 평면도로서, 음방출공(212)은 요크(207)의 상부에 다수 존재하게 된다. 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)의 외경부(210)로부터 실린더형 바텀플레이트(206)를 통해 요크(207)로 유 도되는 자속은 그 중심부에 도달할수록 밀도가 증가하게 되므로, 음방출공(212)의 위치는 실린더형 바텀플레이트(206) 근방에 다수개 위치함이 효과적이다. 또한 음방출공(212) 전체의 갯수 및 크기는 요크(207)의 두께 및 자기회로의 포화 정도를 고려하여 요크(207)를 통한 자속의 흐름이 방해받지 않는 범위 내로 제한함이 바람직하다. 또한 음방출공(212)의 갯수가 너무 적은 경우에는 이를 통해 방출되는 소리의 고음부(3KHz 이상)의 감쇄가 많으므로 고음부의 감쇄를 최소화하는 범위 내에서 최소한의 음방출공(212)의 갯수를 유지함이 타당하다. 실제로 직경 17mm 의 마이크로스피커의 경우 음방출공(212)의 직경이 1mm에 대하여 그 수량은 도2B에 도시된 바와 같이 13개일 때 좋은 특성을 나타내었다.
도 3은 본 발명에 의한 마이크로스피커의 자속 흐름을 도시한 부분 단면도로서, 실제 실험에서 에어갭(208)의 간격(311)이 0.7mm일 때 실린더형 탑플레이트(205)와 실린더형 바텀플레이트(206) 사이의 간격(310)은 3.5mm 이상이 되도록 마이크로스피커의 설계가 가능하게 됨으로써, 상호간 간격의 비를 종래의 마이크로스피커 보다 상대적으로 크게 만듦으로써, 에어갭(208) 이외에서의 누설 자속(301,302)의 양을 획기적으로 줄이는 것이 가능하게 되었다. 또한 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 실린더형 탑플레이트(205)와 에어갭(208) 그리고 요크(207)와 실린더형 바텀플레이트(206)로 연결되는 자속의 순환 경로(303 내지 305)는 종래의 마이크로스피커가 갖고 있는 단점인 외부로의 자속 방출(60,70)의 양을 획기적으로 줄일 수 있게 되므로써 방자형 마이크로스피커의 제작이 가능하게 되었다.
도 4는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 댐퍼(401)가 장착된 실시 예를 도시한 단면도로서, 요크(207) 중앙의 하방 돌출부(213) 하단 또는 내륜 바텀플레이트(604) 하단과 보이스코일(203)의 내측과 센터캡(202) 상부로 형성된 공간 내에 댐퍼(401)가 존재하며, 상기 댐퍼(401)의 중심부(402)는 요크(207)의 하단 중앙부(403) 또는 내륜 바텀플레이트(604) 중앙부에 의해 지지 되고, 댐퍼(401)의 바깥 끝단(404)은 보이스코일(203) 하단과 센터캡(202)의 결합 지점 근방에 고정되며, 상기 댐퍼(401)는 상하 간 자유로운 공기 유동을 가능케 하는 통기공을 다수 보유하고 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 댐퍼(401)의 역할은, 보이스코일(203)이 상하간 큰 진폭으로 진동할 때에 좌우로의 불규칙한 비틀림 현상이 발생 되는데 이로 인한 에어갭(208) 터치가 발생하는 것을 방지한다. 또한 이러한 에어갭(208) 터치 현상은 에어갭(208) 간격(311)이 좁을수록 더욱 심하게 발생 되므로, 본 발명에 의한 마이크로스피커 시스템에서는 상기 댐퍼(401)의 장착으로, 종래의 마이크로스피커가 갖는 에어갭(208) 간격(311)의 최소 한계치보다 반(1/2) 이하의 좁은 에어갭(208) 간격(311) 하에서 마이크로스피커의 동작이 가능하다. 실제로 직경 17mm 급의 종래 마이크로스피커의 에어갭(208) 간격(311)이 대략 0.8 mm 내외인 점을 생각하면, 본 발명에 의한 마이크로스피커 시스템에서는 에어갭(208) 간격(311)이 대략 0.4 mm 이하로도 제작이 가능하므로, 동일한 자기회로 조건에서 에어갭(208) 간격(311)의 1/2 축소는 자속 밀도의 관점에서는 대략 4배 증가를 나타내므로, 보이스코일(203)로부터 다이아프램(801)에 가해지는 음향 에너지 관점에서 이를 환산해 본다면 최대 6dB 까지 음압 상승 효과를 기대할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 내륜 마그네트(501)가 함께 사용된 실시 예를 도시한 단면도로서, 요크(207) 중앙부의 하방 돌출부(213)가 상하간 분할된 지점에 내륜 마그네트(501)가 존재하여, 상기 내륜 마그네트(501)의 하단(502)에는 내륜 바텀플레이트(504)가 부착되는 모양을 형성하며, 상기 내륜 마그네트(501) 하단(502)의 자기적 극성은 외륜 마그네트(204)의 내경부(209)와 상호간 상반된 자기적 극성을 갖고, 상기 내륜 마그네트(501) 상단(503)의 자기적 극성은 외륜 마그네트(204)의 외경부(210)와 상호 간 상반된 자기적 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커인 것이다.
여기서 내륜 마그네트(501) 및 내륜 바텀플레이트(504)는 요크(207)에 구비된 음방출공(212)과 동일 수직선 상에서 음방출공(212',212'')을 구비할 필요가 있다.
도 6은 본 발명에 의한 마이크로스피커의 내륜 마그네트(501)가 함께 사용된 또 다른 실시 예를 도시한 단면도로서, 요크(207) 중앙부의 하방 돌출부(213)에 상하간 관통홀(606)이 구비되며, 상기 관통홀(606) 내측에 내륜 마그네트(501)가 삽입되어, 상기 내륜 마그네트(501)의 하단(502)에는 내륜 바텀플레이트(504)가 부착되는 형태를 갖고, 상기 내륜 마그네트(501)의 상단(503)에는 내륜 탑플레이트(605)가 부착되는 형태를 이루며, 상기 요크(207) 내에 하방 돌출부(213)는 상기 내륜 마그네트(501)의 외경부(607)를 감싸는 소정 두께의 실린더형 외벽(608) 형태로 형성되고, 상기 내륜 마그네트(501)의 하단(502)의 자기적 극성은 외륜 마그네 트(204)의 내경부(209)와 상호간 상반된 자기적 극성을 갖고, 상기 내륜 마그네트(501)의 상단(503)의 자기적 극성은 외륜 마그네트(204)의 외경부(210)와 상호간 상반된 자기적 극성을 갖는 것을 특징으로 한다.
여기에서 내륜 바텀플레이트(504) 또는 내륜 탑플레이트(605)는 요크(207)와 일체형으로 제작됨이 바람직하다.
도 7A는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 방사형 착자 방향 외륜 마그네트에서 일정 각도로 분할된 원호 형태의 마그네트(704) 1개 모양을 도시한 평면도이고, 도 7B는 상기 도7A에 도시된 원호 형태의 마그네트(704)들이 각각 접합되어 방사형 착자 방향 구조를 이루는 모양을 도시한 평면도로서, 외륜 마그네트(204)는 그 평면도상의 중심부에서 소정의 각도(701)로 원호 모양의 마그네트(704)로 분할되어, 내경부(709)와 외경부(710)가 서로 상반된 자기적 극성을 갖는 형태이고, 상기 원호 모양의 마그네트(704)들은 상기 실린더형 탑플레이트(205)의 외경부(217)과 실린더형 바텀플레이트(206)의 내경부(216) 사이에 위치하는 원주상에 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 한다. 이러한 방사형 착자 구조의 외륜 마그네트(204)의 구성은, 일반적인 마그네트의 제조 공정과 밀접한 관계가 있다. 일반적으로 마그네트 재료들은 성형 과정에서 이방성 또는 등방성의 자기적 특성을 가지게 되는데, 같은 체적의 마그네트 재료에 대하여 등방성 보다는 이방성 재질이 마그네트의 최대 에너지적(BH max)이 높은 것으로 알려져 있다. 따라서 알니코 계열을 비롯한 희토류 계열인 네오드뮴(Nd-Fe-B)과 사마륨-코발트(Sm-Co)마그네트의 제조 공정에서, 이방성의 자기적 특성을 부여하는 자장중 성형과정을 거치게 되는데, 이때 마 그네트 재료의 착자 방향 즉, 자기적 극성을 갖게 될 방향이 결정되게 되며, 도 7A 및 도 7B에 도시된 마그네트(704)들의 조합은 방사형 착자구조를 실현하기 위한 외륜 마그네트(204)의 효과적인 구성을 제시한다.
도 8은 본 발명에 의한 마이크로스피커의 다이아프램(801) 구조를 도시한 단면도로서, 상기 다이아프램(801)의 에지(201) 안쪽 끝 부분에는 보빈(802)의 상단이 부착되며, 보빈(802)의 하단에는 센터캡(202)이 부착되고, 상기 보빈(802)의 외경부 또는 내경부에 보이스코일(203)이 끼워져 접착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다이아프램(801)의 에지(201)와 보빈(802)과 센터캡(202)은 일체형으로 성형되는 것이 바람직하다.
도 9A 내지 도 9B는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 다이아프램(801) 지지대(901) 및 보이스코일(203) 인입선(903) 방출 구조를 도시한 단면도 및 평면도로서, 상기 실린더형 바텀플레이트(206) 내경부(216)와 인접하여, 상기 외륜 마그네트(204) 상부와 다이아프램(801)의 에지(201) 바깥 끝 부분 사이에 다이아프램(801) 지지대(901)가 존재하는 것을 특징으로 하며, 보이스코일(203) 인입선(903)은 상기 외륜 마그네트(204)의 상부 임의의 지점(904)에, 상기 보이스코일(203)로부터 평면도 상에서 나선형 또는 사선 방향 소정의 각도를 가지고 접착되고, 실린더형 바텀플레이트(206)에 구비된 관통홀(902)을 통해 외부로 무납땜 방출 되는 것을 특징으로 한다. 여기서 다이아프램(801) 지지대(901)의 역할은 위로는 다이아프램(801) 에지(201) 바깥 끝 부분을 지지함과 동시에 아래로는 외륜 마그네트(204)의 상부와 견고히 접착됨으로써 외륜 마그네트(204)의 기계적 안정도를 증 가시킨다. 이의 재질은 자속의 흐름(303 내지 305)에 영향이 없는 비자성체가 적합하며 그 단면은 윗 변이 작고 밑 변이 큰 사다리꼴 모양이 바람직하다.,
도 10A 내지 도 10B는 본 발명에 의한 마이크로스피커의 다이아프램(801) 지지대(901) 전극 단자(1002)의 구조를 도시한 단면도 및 평면도로서, 상기 다이아프램(801) 지지대(901)의 내측면(1001)에 전극 단자(1002)가 구비되며, 평면도 상에서 상기 보이스코일(203)로부터 나선형 또는 사선 방향 소정의 각도를 가지고 보이스코일(203) 인입선(903)이 상기 전극 단자(1002)에 연결되고, 상기 전극 단자(1002)는 리드선(1003)을 거쳐 실린더형 바텀플레이트(206)에 구비된 관통홀(902)을 통해 외부로 방출되는 것을 특징으로 한다.
이러므로 본 발명에서는, 상하 방향의 착자 구조를 갖는 외륜 마그네트(30')를 사용한 자기회로가 적용된 종래의 마이크로스피커 시스템이 가지고 있는 외곽방향 자기 누설(70)을 최소화하고, 또한 에어갭(40)내의 보이스코일(60)에 강한 자기장을 제공하기 위한 자기회로에서 필수적인 탑플레이트(21,20') 및 바텀플레이트(20,21')의 두께가 차지하는 비중을 줄이고, 그 대신 외륜 마그네트(204)의 두께를 최대한 크게 하여 상대적으로 에어갭(208)을 통하여 보이스코일(203)에 가해지는 자기장의 세기를 극대화 하여, 같은 제품의 두께에서 상대적으로 높은 음압과 낮은 기본 공진 주파수(F0)를 갖는 마이크로스피커의 제작이 가능케 되었다.
또한 본 발명에 따르면, 종래의 제품 보호를 위해 사용되던 프로텍터(10)가 제거되고 그 기능을 자기회로를 이루는 요크(207)가 겸하여 제공 함므로써 부품 수 를 줄여 보다 저렴한 가격에 제품의 생산을 가능케 할 뿐만 아니라 상대적으로 두꺼운 구조의 요크(207) 구조로 인하여 기계적으로 보다 견고한 제품의 제조가 가능하며, 외곽 방향 자기 누설(70)과 함께 에어갭(40) 상부에서 발생되는 강한 자기 누설(60)에 대하여, 본 발명에서는 실린더형 바텀플레이트(206)와 요크(207)로 이루어지는 효과적인 자기 차폐 기능을 제공함으로써 방자형 마이크로스피커로서의 효과도 함께 제공하게 된다.
그리고 본 발명에 의한 마이크로스피커 시스템에서는 상기 댐퍼(401)의 장착으로, 종래의 마이크로스피커가 갖는 에어갭(208) 간격(311)의 최소 한계치보다 1/2 배 이하의 좁은 에어갭(208) 간격(311) 하에서 마이크로스피커의 동작을 가능케 함으로써, 보이스코일(203)로부터 다이아프램(801)에 가해지는 음향 에너지 관점에서 종래 마이크로스피커보다 최대 6dB 까지 음압 상승 효과를 기대할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 마이크로스피커는, 제품의 조립 과정에서도 에어갭(208) 내에 보이스코일(203)을 정밀하게 삽입하기 위하여 필요한 게이지를 외륜 탑플레이트(205)와 보이스코일(203)의 사이에 삽입하고 제품의 최종 조립이 끝난 시점에 하방으로 탈출 제거가 가능하게 됨으로써, 보다 정밀한 고품질의 제품의 제조가 가능한 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 에지(201) 및 센터캡(202)을 갖는 다이아프램(801)에 보이스코일(203)이 부착되고, 외륜 마그네트(204)가 탑플레이트(205)와 바텀플레이트(206) 및 요크(207)를 통하여 구성되는 자기회로를 통하여 에어갭(208) 내에 삽입된 보이스코일(203)에 자기력을 제공하는 구조의 마이크로스피커에 있어서, 소정의 두께를 갖는 외륜 마그네트(204)는 내경부(209)와 외경부(210)가 상호간 서로 상반된 자기적 극성을 갖는 방사형 착자 구조를 갖고, 상기 외륜 마그네트(204)의 내경부(209)에는 소정 두께의 실린더형 탑플레이트(205)가 부착되며, 외경부(210)에는 소정 두께의 실린더형 바텀플레이트(206)가 부착되고, 다이아프램(801) 에지(201)는 상기 외륜 마그네트(204)의 상부와 소정의 간격을 두고 그 바깥 끝 부분이 바텀플레이트(206) 안쪽 근방에 고정되며, 상기 요크(207)는 다이아프램(801) 에지(201)의 상부와 소정의 간격을 두고 바텀플레이트(206)와 밀착된 상태로 고정되고, 상기 요크(207)는 그 중심부에서 하방으로 돌출부(213)를 이루어 실린더형 탑플레이트(205)와 에어갭(208)을 형성하며, 상기 보이스코일(203)은 다이아프램(801) 에지(201)의 안쪽 끝에 그 상단이 부착됨과 동시에 상기 에어갭(208) 내로 삽입 장착되며, 상기 보이스코일(203)의 하단에는 센터캡(202)의 바깥 가장자리가 부착되고,상기 센터캡(202)은 상기 요크(207)의 하방 돌출부(213) 하단과 소정의 간격을 형성하여 그 하부에 위치하며, 상기 요크(207)의 상부에는 다수의 음방출공(212)을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  2. 청구항 1에 있어서, 요크(207) 중앙부의 하방 돌출부(213)가 상하 간 수평 분할된 지점에 내륜 마그네트(501)가 상기 요크(207) 중앙 돌출부(213) 하단에 부착되고, 상기 내륜 마그네트(501)의 하단(502)에는 내륜 바텀플레이트(504)가 부착되며, 상기 내륜 마그네트(501) 하단(502)의 자기적 극성은 외륜 마그네트(204)의 내경부(209)와 상호간 상반된 자기적 극성을 갖고, 상기 내륜 마그네트(501) 상단(503)의 자기적 극성은 외륜 마그네트(204)의 외경부(210)와 상호간 상반된 자기적 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  3. 청구항 1에 있어서, 요크(207) 중앙부의 하방 돌출부(213)의 수직 중심선 상에 상하간 관통홀(606)이 구비되며, 상기 관통홀(606) 내측에 내륜 마그네트(501)가 삽입되어, 상기 내륜 마그네트(501)의 하단(502)에는 내륜 바텀플레이트(504)가 부착되는 형태를 갖고, 상기 내륜 마그네트(501)의 상단(503)에는 내륜 탑플레이트(605)가 부착되는 형태를 이루며, 상기 요크(207) 중심부의 하방 돌출부(213)는 상기 내륜 마그네트(501)의 외경부(607)를 감싸는 소정 두께의 실린더형 외벽(608) 형태로 형성되고, 상기 내륜 마그네트(501)의 하단(502)의 자기적 극성은 외륜 마그네트(204)의 내경부(209)와 상호간 상반된 자기적 극성을 갖고, 상기 내륜 마그네트(501)의 상단(503)의 자기적 극성은 외륜 마그네트(204)의 외경부(210)와 상호간 상반된 자기적 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네 트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  4. 청구항 3에 있어서, 내륜 바텀플레이트(504) 또는 내륜 탑플레이트(605)는 요크(207)와 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 요크(207) 중앙의 하방 돌출부 하단 또는 내륜 바텀플레이트(604) 하단과 보이스코일(203)의 내측과 센터캡(202) 상부로 형성된 공간 내에 댐퍼(401)가 존재하며, 상기 댐퍼(401)의 중심부(402)는 요크(207)의 하단 중앙부(403) 또는 내륜 바텀플레이트(604) 중앙부에 의해 지지되고, 댐퍼(401)의 바깥 끝단(404)은 보이스코일(203) 하단과 센터캡(202)의 결합 지점 근방에 고정되며, 상기 댐퍼(401)는 상하간 자유로운 공기 유동을 가능케하는 통기공을 다수 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 외륜 마그네트(204)는 그 평면도상의 중심부에서 소정의 각도(701)로 원호 모양의 마그네트(704)로 분할되어, 내경부(709)와 외경부(710)가 서로 상반된 자기적 극성을 갖는 형태이고, 상기 원호 모양의 마그네트(704)들은 상기 실린더형 탑플레이트(205)의 외경부(217)과 실린더형 바텀플레이트(206)의 내경부(216) 사이에 위치하는 원주상에 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이아프램(801)의 에지(201) 안쪽 끝 부분에는 보빈(802)의 상단이 부착되며, 보빈(802)의 하단에는 센터캡(202)이 부착되고, 상기 보빈(802)의 외경부(803) 또는 내경부(804)에 보이스코일(203)이 끼워져 접착되는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 다이아프램(801)의 에지(201)와 보빈(802)과 센터캡(202)은 일체형으로 성형되는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,상기 실린더형 바텀플레이트(206) 내경부(216)와 인접하여, 상기 외륜 마그네트(204) 상부와 다이아프램(801)의 에지(201) 바깥 끝 부분 사이에 다이아프램(801) 지지대(901)가 존재하는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 다이아프램(801) 지지대(901)의 내측면(1001)에 전극 단자(1002)가 구비되며, 평면도 상에서 상기 보이스코일(203)로부터 나선형 또는 사선 방향 소정의 각도를 가지고 보이스코일(203) 인입선(903)이 상기 전극 단자(1002)에 연결되고, 상기 전극 단자(1002)는 리드선(1003)을 거쳐 실린더형 바텀플레이트(206)에 구비된 관통홀(902)을 통해 외부로 방출되는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  11. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 보이스코일(203) 인입선(903)은 상기 외륜 마그네트(204)의 상부 임의의 지점(904)에, 상기 보이스코일(203)로부터 평면도 상에서 나선형 또는 사선 방향 소정의 각도를 가지고 접착되고, 실린더형 바텀플레이트(206)에 구비된 관통홀(902)을 통해 외부로 무납땜 방출 되는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실린더형 바텀플레이트(206)와 상기 요크(207)는 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 방사형 착자 방향 외륜 마그네트(204)를 이용한 마이크로스피커.
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