KR20110125250A - 확성기에 대한 개선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확성기용 구동 유닛 및 이를 포함하는 확성기에 관한 것이다. 구동 유닛은 1차 및 2차 갭을 형성하는 자석 조립체를 포함하는데, 음성 코일 조립체가 자석 조립체에 대해서 이동될 수 있고 그 내에 장착된다. 음성 코일 조립체는 2차 갭에 제공된 자성유체에 의해 상기 2차 갭에 위치되고 현가되는 성형체를 포함하여 스파이더 또는 제공될 다른 기계적 위치고정 수단 없이도 음성 코일 조립체를 위치시킨다.

Description

확성기에 대한 개선{IMPROVEMENTS TO LOUDSPEAKERS}

본 발명은 확성기에 대한 개선에 관한 것이며, 특히 제공된 가동 코일 조립체, 보다 구체적으로, 배타적이지 않지만, 확성기 구동 유닛의 다이어프램을 구동시키는데 사용되는 모터들과 같은 가동 코일 모터, 및 이와 같은 가동 코일 조립체를 포함하는 구동 유닛 및 확성기에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 이와 같은 가동 코일 조립체는 환형 갭(annular gap)을 형성하는 자석 조립체를 포함하고, 코일 조립체는 환형 갭에 배치되어, 코일 조립체에 인가되는 교류 전기 신호에 응답하여 환형 갭 내에서 축방향으로 왕복으로 이동가능하게 된다. 이와 같은 코일 조립체는 일반적으로 "음성 코일(voice coils)"로서 공지되어 있다.

편위 피스톤식 다이어프램 확성기 구동 유닛(excursion pistonic diaphragm loudspeaker drive units), 예를 들어, 원추형 확성기 구동 유닛으로서 공지된 구동 유닛 형태는 모터의 자석 조립체를 지지하는 섀시(chassis) 및 코일 조립체에 구동가능하게 결합되는 원뿔형 다이어프램을 포함한다. 원뿔형 다이어프램은 선형으로 이동하는 것을 보장하기 위하여, 통상적으로 2개의 가요성 서스펜션 소자들 상에 지지된다. 이들은 각각 "서라운드" 및 "스파이더(spider)"로 공지되어 있는데, 서라운드는 다이어프램의 외주변과 섀시 사이에 부착되고, 스파이더는 다이어프램의 내주변과 섀시 사이에 부착된다. 다이어프램의 내주변이 음성 코일에 결합되기 때문에, 스파이더는 음성 코일 성형체(former) 및 섀시 사이에 교호적으로 연결될 수 있다. 2개의 서스펜션 소자들은 통상적으로 가능한 멀리 축방향으로 이격되어 환형 갭에서 코일 조립체의 안정성을 증가시킨다. 큰 편위(excursion)에 대해서, 서라운드 및 스파이더 둘 다 드라이버의 최대 편위 대부분에 걸쳐서 선형적으로 연장될 필요가 있다. 전형적으로, 대형 롤-서라운드 및 대직경의 스파이더는 일반적으로 대형 구동 유닛에서 이를 성취하기 위하여 사용된다. 소형의 편위 구동 유닛, 예를 들어, 소위 트위터(tweeters)는, 보통 다이어프램 및 음성 코일용 단일 서스펜션 소자를 이용한다. 이 단일 서스펜션은 하나 이상의 주름형으로 다이어프램 재료의 외주변을 연속시킴으로써 형성될 수 있다. 이는 전형적으로 돔 형상의 구동 유닛에서 이루어진다.

그러나 서스펜션을 수용하기 위한 구동 유닛의 활용 공간의 부족으로 인하여, 소형의 고 편위 드라이버의 설계시에 문제들이 발생된다. 스파이더를 포함한 설계시에 공간 부족 때문에 훨씬 더 어려운 문제가 발생된다. 이들 소형 구동 유닛들에서, 대형 편위 스파이더는 수용될 수 없고, 따라서 구동 유닛의 선형성 및 편위는 종종 절충된다. 그러나 음성 코일의 고정 집중화를 달성할지라도, 종래 기술에선 스파이더를 완전히 제거하는 것은 실질적으로 불가능하다. 이는 구동 유닛의 동작 대역폭에서 다이어프램이 요동 모드(rocking mode) 가능성에 기인하는데, 이것이 자석 조립체의 갭에서 음성 코일의 불안정성을 초래한다.

직사각형의 고 종횡비(aspect ratio) 평면형 다이어프램을 갖는 단일 서스펜션 전 대역 확성기 구동 유닛을 사용하는 것이 이미 제안되었는데, 이 다이어프램은 피스톤 모드 및 벤딩 웨이브 모드(bending wave mode)에서 모두 동작하고 단일 집중 배치된 익사이터(exciter)를 갖는다. 스파이더 서스펜션을 사용하지 않고 단지 서라운드 서스펜션만을 사용하는 이와 같은 설계는 다이어프램의 요동 모드로 인해, 사용중 음성 코일의 측방향 변위를 수용하기 위하여 자석 조립체에서 상대적으로 대형 음성 코일 갭을 필요로 한다. 따라서, 모터 효율은 신뢰성과 관련하여 절충된다.

미국 특허 출원 공개 US 2007/0189572 A1에 악기용 확성기 시스템이 개시되어 있다. 이 악기용 확성기 시스템은, 캐비넷, 캐비넷에 장착된 중 및 고주파수 음 신호용 적어도 하나의 플래너 마그넷 드라이버(planar magnetic driver); 및 캐비넷에 장착된 저주파수용의 적어도 하나의 원뿔형 음성 코일 드라이버를 포함한다. 여기서, 상기 원뿔형 음성 코일 드라이버는, 음성 코일, 자석, 콘(cone), 및 상기 음성 코일과 상기 자석 사이에 개재된 자성유체(ferrofluid)를 포함하는데, 상기 자성유체는 상기 음성 코일을 상기 자석과 정렬시키기 위한 정렬 수단을 구성한다.

그러나 특히 구동 유닛의 동작 동안 자성유체의 액적들이 갭으로부터 튀게되는 경향으로 인해, 대형 확성기 구동 유닛들의 고 편위 가동 코일 시스템들의 갭에서 자성유체의 사용과 관련하여 상당한 문제가 있다. 이는 동작중 코일의 움직임에 의해 초래되는 유동저항 또는 난류에 따라서 야기될 수 있다라고 여겨진다. 사용중 자성유체의 손실을 완화시키기 위하여, 자석이 갭으로부터 분사되는 자성유체의 액적들을 포획하도록 소위 "버킹(bucking)" 자석을 위치시키는 것이 제안되어 왔다.

본 발명의 목적은 음성 코일을 정확하게 위치시키도록 하는 서스펜션 시스템을 제공하기 위한 것이며, 특히, 반드시 배타적은 아니지만, 고 편위의 상대적으로 소형(이하에 규정된 바와 같이) 확성기 구동 유닛을 구현하는데 적합한 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제1 양상을 따르면, 확성기 구동 유닛은, 자석 조립체에 의해 형성된 1차 및 2차 갭을 갖는 자석 조립체 및 상기 1차 및 2차 갭에 대해서 축방향으로 이동가능한 음성 코일 조립체를 갖는 가동 코일 모터를 포함하며, 상기 음성 코일 조립체는 성형체 및 1차 갭의 위치에 있는 성형체 상에 장착되는 전자석 코일을 포함하고, 성형체는 상기 2차 갭에 위치되는 자성유체의 영향에 의해 2차 갭에 대해서 위치된다.

본 발명의 또 다른 양상을 따르면, 소형 다이어프램을 갖는 고 편위 가동 코일 확성기 구동 유닛은, 1차 갭 영역 및 2차 갭 영역을 갖는 갭을 형성하는 자석 조립체; 갭에서 축방향 이동하도록 배치된 음성 코일 조립체에 의해 특징 지어지고, 음성 코일은, 대향되는 제1 및 제2 축방향 단부를 가지고, 제1 단부는 확성기 다이어프램에 구동가능하게 결합되도록 적용되는 관형의 성형체, 성형체의 제2 단부 근처의 성형체 상에 감겨진 전자석 코일을 포함하며, 코일이 상기 1차 영역에 인접한 갭에 위치되도록 하고, 성형체의 중간부가 2차 영역에 인접한 갭에 배치되도록 배열이 이루어지고, 제2차 갭에 제공되고 제2차 갭에서 축방향 이동하도록 2차 갭에서 성형체를 현가하는 자성유체를 특징으로 한다.

본 발명의 또한 다른 양상을 따르면, 소형 다이어프램을 갖는 확성기 구동 유닛은, 1차 갭 영역 및 2차 갭 영역을 갖는 갭을 형성하는 자석 조립체; 및 갭에서 축방향 이동하도록 배치된 음성 코일 조립체에 의해 특징 지어지고, 음성 코일 조립체는 대향되는 제1 및 제2 축방향 단부를 갖는 관형의 성형체에서, 상기 제1 단부는 확성기 다이어프램에 구동가능하게 결합되도록 적용되는, 관형의 성형체 및 성형체의 제2 단부 근처의 성형체 상에 감겨진 전자석 코일, 및 코일과 성형체의 제1 단부 사이에 배치된 중간부를 포함하며, 코일이 1차 영역에 인접한 갭에 위치되도록 하고, 성형체의 중간부가 2차 영역에 인접한 갭에 배치되도록 배열이 이루어지고, 2차 갭에서 축방향 이동하도록 2차 갭에서 성형체를 현가하도록 작용하는 적어도 제2차 갭에 제공되는 자성유체를 특징으로 한다.

본 출원의 내용에서 소형 다이어프램 확성기 구동 유닛은 원형 다이어프램의 경우에 실질적으로 152.4 mm 보다 크지 않는 최대 직경을 갖고, 바람직하게는, 단지 127 mm의 직경을 갖는 것이다. 타원형 및 직사각형 다이어프램의 경우에, 소형 구동 유닛은 실질적으로 127 mm 보다 크지 않는 최대 폭을 갖는 것이다.

종래 기술을 따르면, 음성 코일 조립체가 원형의 단면을 갖는 성형체를 포함하는데, 이 경우에, 자석 조립체의 갭은 환형 형상을 갖는다. 그러나 음성 코일 성형체가 다른 단면 형상, 예를 들어, 반원형 부분들로 함께 결합되는 평행한 직선부의 쌍들을 포함하는 소위 "경마장(race track)" 형상을 갖는다.

자성유체는 또한 1차 갭에 존재할 수 있다.

구동 유닛은 전 대역에서 동작할 수 있도록 하고 저주파수에서 피스톤 모드 및 고주파수에서 벤딩 웨이브 모드에서 동작할 수 있다. 대안적으로, 구동 유닛은 베이스 주파수(bass frequency)에서만 동작할 수 있다.

다이어프램은 원형 또는 타원형 또는 실질적으로 직사각형일 수 있다. 다이어프램은 고 종횡비로 이루어질 수 있다. 다이어프램은 원뿔형 또는 접시형 또는 평면형일 수 있다.

본 발명이 첨부한 도면에 예로서 도식적으로 도시되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확성기 구동 유닛의 측 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 확성기의 측 단면도이다.
도 4는 도 3의 구동 유닛을 포함하는 확성기의 측 단면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 본 발명의 특징들이 개략적으로 도시되어 있다. 구동 유닛(20)은 화살표(31)로 도시된 바와 같이, 자석 조립체 또는 자석 시스템(15)에 대해 축방향으로 이동가능하게 장착된 음성 코일 조립체(19)에 의해 구동되도록 연결된 다이어프램(diaphragm)(2)을 포함한다. 자석 조립체는 1차 갭(11) 및 2차 갭(33)을 형성한다.

음성 코일 조립체(19)는 다이어프램(2)을 구동시키기 위하여 연결된 일 단부(35) 및 타 단부(37)를 갖는 성형체(5)를 포함한다. 음성 코일(4)이 단부(37)를 향하여 장착되는데, 이 음성 코일은 1차 갭(11)에 위치된다. 성형체(19)의 부가 부분(39)이, 2차 갭(33)에 위치되고, 성형체(5)의 축방향 이동(31)을 보장할 수 있으면서 측벽(41)으로부터 실질적으로 일정하게 이격된 위치에 성형체를 유지시키도록 작용하는 자성유체(43)를 제공함으로써 2차 갭의 측벽들(41)에 대하여 위치된다.

지금부터 도면 중 도 2를 참조하면, 본 발명을 따라 구성된 확성기 구동 유닛(20)이 도시되어 있고, 확성 구동 유닛(20)은 일 폐쇄 단부(16)를 갖는 일반적인 관형의 컵(12)을 포함한 자석 시스템(15)을 견고하게 지지하는 섀시 또는 바스킷(3)을 포함하고, 자석 시스템(15)에는 디스크형 자석(9), 디스크형 1차 또는 내부 극편(10), 2차 디스크형 자석(7) 및 2차 또는 외부 디스크형 극편(8)으로 형성된 동심형 적층체(concentric stack)가 견고하게 장착되어 있다. 1차 자석(9) 및 2차 자석(7) 모두 축방향으로 자화되고 이들 자석의 자기장이 대향하여 배치된다. 자석(7, 9) 및 극편(8, 10)의 적층체는 컵(12)에 동심적으로 위치되고 컵 내부보다 작은 직경으로 이루어져 컵의 내부 만곡된 벽과 자석/극편 적층체 사이의 작은 환형 갭(17)을 형성한다.

섀시(3)는 가요성 롤 서라운드(flexible roll surround)(1)에 의해 섀시의 외주변에서 원뿔형 확성기 다이어프램(2)을 탄성적으로 지지하여, 다이어프램을 축방향으로 이동 가능하게 한다. 원뿔형 다이어프램의 내주변은 동심형 돔에 의해 폐쇄되어, 다이어프램의 방사면의 일부를 형성한다.

코일(4)이 감겨져 있는 관형의 성형체(5)를 포함하는 음성 코일 조립체(19)는 갭 내에서 축방향으로 왕복이동되도록 갭(17) 내에 장착되는데, 성형체의 코일(4)은 1차 극편(10)에 대향된다. 코일 성형체(5)의 일 단부가 다이어프램에 고정됨으로써, 코일에 공급되는 교류 전기 신호에 응답하여 다이어프램을 구동시킨다.

제2 서스펜션이 2차 극편에 인접한 환형 갭의 중간부(6)를 자성유체로 충전함으로써 형성되고, 따라서 음성 코일 성형체가 환형 갭에서 유연하게 안내된다. 이 갭 부분은 코일(4) 근처의 1차 갭(11)과 구별되는 바와 같이, 2차 갭이라 지칠될 수 있다.

도 3에서 본 발명에 따른 제2 실시예의 확성기 구동 유닛이 도시된다. 본 실시예에서, 구동 유닛은 다이어프램(13)이 평면형이라는 점을 제외하면 도 2에 도시된 구동 유닛과 매우 유사하다. 도 4는 확성기를 형성하기 위하여 박스-형 인클로우져(14)에 장착된 도 3에 도시된 종류의 확성기 구동 유닛을 도시한다.

도면을 참조하여 상술된 확성기 구동 유닛 모터의 실시예들의 이점은 다이어프램에 결합되는 스파이더의 부재로 인해 주파수 응답 평활성을 개선시키고 이동 질량을 감소시킨다는 것이다. 이는 전 대역 구동 유닛에서 사용될 때 유용할 수 있다.

드라이버의 배면으로부터의 보다 우수한 음향 흐름으로 인해 개선된 음질을 성취할 수 있다. 고 선형성이 또한 성취됨에 따라서, 제조된 듀얼 갭 모터로 인해 고 편위 및 고효율을 성취한다. 1차 갭 내에 음성 코일의 이동으로 인해 초래되는 난류로부터 떨어져서 위치되기 때문에, 자성유체가 2차 갭으로부터 상실되는 경향이 감소될 뿐만 아니라 양호한 음성 코일 측방향(x 및 y) 안정성이 달성된다. 난류로부터 멀리 떨어져서 위치되고 또한 코일에 의해 발생되는 열로부터 이격됨으로 2차 갭에서 자성유체의 수명을 연장할 수 있다. 생성된 오디오 관점에서, 성능이 개선되는데, 특히 작은 면적의 낮은 풋프린트 구동 유닛(small area, low footprint drive unit)의 저음 성능이 개선되고, TV, 멀티미디어, 및 자동차 용도와 같은 제한된 공간에서 구동 유닛장치가 고 편위를 성취한다.

5 성형체
11 1차 갭
19 음성 코일 조립체
20 확성기 구동 유닛
33 2차 갭
43 자성유체

Claims (22)

1. 자석 조립체에 형성된 1차 및 2차 갭을 가지는 자석 조립체, 및
   상기 1차 및 2차 갭에 대해서 축방향으로 이동가능한 음성 코일 조립체를 구비한 가동 코일 모터
   를 포함하는 확성기 구동 유닛에 있어서,
   상기 음성 코일 조립체는 성형체(former), 및 상기 1차 갭의 위치에서 상기 성형체 상에 장착되는 전자석 코일을 포함하고,
   상기 성형체는 상기 2차 갭에 위치되는 자성유체(ferrofluid)의 영향에 의해 상기 2차 갭에 대해서 위치되는 확성기 구동 유닛.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 음성 코일 조립체는 상기 2차 갭에서의 상기 자성유체의 영향에 의해서 단독으로 위치되는 확성기 구동 유닛.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 자성유체는 상기 1차 갭에 제공되는 확성기 구동 유닛.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 확성기 구동 유닛은 실질적으로 전대역 동작 가능한 확성기 구동 유닛.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 확성기 구동 유닛은 저주파에서 피스톤 모드 및 고주파수에서 벤딩 웨이브 모드(bending wave mode)로 동작하도록 적용되는 확성기 구동 유닛.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동 유닛은 소형 다이어프램을 포함하는 확성기 구동 유닛.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 구동 유닛의 상기 소형 다이어프램은 실질적으로 평면인 확성기 구동 유닛.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동 유닛은 적어도 4:1의 종횡비(aspect ratio)의 다이어프램을 가지는 확성기 구동 유닛.
9. 청구항 1에 있어서,
   다수의 음성 코일 조립체가 상기 구동 유닛의 다이어프램을 구동하도록 제공되는 확성기 구동 유닛.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 음성 코일 조립체는 신장형 다이어프램(elongate shaped diaphragm)의 길이를 따라서 이격되는 확성기 구동 유닛.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 유닛은 베이스 주파수를 생성하도록 적용되는 확성기 구동 유닛.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 성형체는 관형인 확성기 구동 유닛.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 유닛은 152.4mm 보다 작은 최대 직경을 가지는, 실질적으로 원형의 다이어프램을 포함하는 확성기 구동 유닛.
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 유닛은, 신장형이고 127mm 보다 작은 최대 폭을 갖는 다이어프램을 포함하는 확성기 구동 유닛.
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 가동 코일 모터는 고 편위(excursion) 가동 코일 모터인 확성기 구동 유닛.
16. 청구항 1에 있어서,
    상기 성형체의 제1 단부는 상기 구동 유닛의 다이어프램을 구동하도록 위치되고, 상기 음성 코일은 상기 성형체의 제2 단부를 향하여 위치되며, 상기 음성 코일과 상기 제1 및 단부 사이의 상기 성형체 부분의 적어도 일부는 상기 제2 갭에 위치되는 확성기 구동 유닛.
17. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 갭의 측벽에 대한 상기 성형체의 위치는 상기 2차 갭에 존재하는 상기 자성유체에 의해 영향받는 확성기 구동 유닛.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 2차 갭의 측벽으로부터 상기 성형체의 간격은 상기 자성유체의 영향에 의해 실질적으로 일정하게 유지되는 확성기 구동 유닛.
19. 청구항 17 또는 18에 있어서,
    상기 성형체는 상기 자성유체의 영향에 의해 상기 2차 갭의 실질적으로 중심에 위치되는 확성기 구동 유닛.
20. 다이어프램; 및
    1차 갭 영역 및 2차 갭 영역을 갖는 자석 조립체, 및 상기 1차 갭 및 2차 갭에서 축방향 이동하도록 배치된 음성 코일 조립체를 구비한 가동 코일 모터
    를 포함하는 확성기 구동 유닛에 있어서,
    상기 음성 코일 조립체는 성형체 및 상기 성형체 상에 감겨진 전자석 코일을 포함하여, 상기 코일이 상기 1차 갭에 위치되거나 또는 인접하여 위치되고, 상기 성형체의 또 다른 부분은 상기 2차 갭에 배치되도록 하고,
    자성유체가 상기 성형체를 현가하도록 작용하기 위하여 적어도 상기 제2 갭에 제공되고, 따라서, 상기 자석 조립체에 대한 상기 음성 코일 조립체의 축방향 이동이 상기 다이어프램을 구동시키면서, 상기 음성 코일 조립체는 상기 1차 갭 및 2차 갭의 측벽으로부터의 간격에 대해서 실질적으로 일정한 위치로 제공되는 확성기 구동 유닛.
21. 소형 다이어프램을 갖는 확성기 구동 유닛에 있어서,
    고 편위 가동 코일 모터가 1차 갭 영역 및 2차 갭 영역을 갖는 갭을 형성하는 자석 조립체, 및 상기 갭에서 축방향 이동하도록 배치된 음성 코일 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 음성 코일 조립체는,
    대향되는 제1 및 제2 축방향 단부를 갖고, 상기 제1 단부는 상기 확성기 다이어프램에 구동가능하게 결합되도록 적용되는 성형체,
    상기 성형체의 상기 제2 단부 근처에서 상기 성형체에 감겨진 전자석 코일, 및
    상기 전자석 코일과 상기 성형체의 상기 제1 단부 사이에 배치된 중간부
    를 포함하며,
    상기 전자석 코일이 상기 1차 영역에 인접한 상기 갭에 위치되도록 하고, 상기 성형체의 상기 중간부가 상기 2차 영역에 인접한 상기 갭에 배치되도록 배열이 이루어지고,
    자성유체가, 상기 2차 갭에서 축방향 이동하도록 상기 2차 갭에서 상기 성형체를 현가하도록 작용하는 적어도 상기 제2차 갭에 제공되는 것을 특징으로 하는 확성기 구동 유닛.
22. 배플 및 상기 배플 상에 장착된 청구항 1 내지 청구항 21에 청구된 확성기 구동 유닛을 포함하는 확성기.

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