KR20130026787A - 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두께가 슬림하면서도 우수한 음향 재생 성능을 발휘할 수 있는 스피커에 관한 것이다. 본 발명에 의한 스피커는, 안쪽에 설치 공간이 마련된 프레임, 평판형의 진동부와 진동부의 가장자리를 따라 마련되는 에지부를 포함하고 에지부를 통해 프레임의 상부에 상하 떨림 가능하게 결합되는 진동판, 자기장을 제공하기 위해 프레임의 하부에 설치되는 마그네트, 진동부의 안쪽 면에 결합되는 콘 형상의 구동판, 구동판과 결합되고 전류가 인가되면 마그네트와의 전자기적 상호 작용에 의해 진동하여 구동판을 통해 진동부를 진동시키는 보이스 코일, 프레임에 결합되어 보이스 코일을 수직 이동할 수 있도록 지지하는 댐퍼를 포함한다. 본 발명에 의한 스피커는 진동판이 평판 형상으로 이루어짐으로써 슬림한 두께로 제조될 수 있다.

Description

스피커{Speaker}

본 발명은 스피커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두께가 슬림하면서도 우수한 음향 재생 성능을 발휘할 수 있는 스피커에 관한 것이다.

스피커는 전기 신호 형태의 음을 귀에 들릴 수 있는 소리로 변환해주는 장치이다. 스피커의 종류로는 진동판을 진동시켜 공기를 직접 진동시키는 복사형 스피커와 진동판이 혼(horn) 속에 놓이는 혼형 스피커가 있고, 이 밖에도 진동판의 형태, 구동 방법, 재생 가능한 주파수 대역 등에 따라 분류되기도 된다.

혼형 스피커는 외관이 나팔형으로 이루어진 스피커로, 전기적·음향적 특성이 양호하고 스피커를 수용하는 음향 상자가 필요하지 않지만, 나팔형 개구부의 지름에 따라 출력되는 음의 최저주파수가 제한되는 단점이 있다. 이러한 이유로 각종 전자제품이나 음향장치에 복사형 스피커가 주로 쓰인다. 복사형 스피커로는 콘형 스피커가 대표적이다. 콘형 스피커는 콘(cone) 형상의 진동판을 구비하는 것으로, 혼형 스피커에 비해 효율은 떨어지지만, 값이 싸고 소형으로 만들 수 있는 것이 특징이다.

콘형 스피커는 크게 세 개의 부분으로 구성되는데, 진동부, 자기회로부 및 서스펜션부가 그것이다. 진동부는 스피커 부품들 중에서 소리의 재생에 직접적으로 관여하는 부분으로 진동판과 보이스 코일을 포함한다. 자기회로부는 자기장을 제공하는 영구자석과 영구자석에서 나오는 자기장과 보이스 코일에서 형성된 자기장이 효율적으로 상호작용하여 진동판의 운동이 최적화될 수 있도록 하는 부품들로 구성된다. 서스펜션부는 진동판의 바깥쪽과 안쪽 부분들을 올바른 위치에 지지시키기 위한 댐퍼와 에지를 포함한다. 서스펜션부는 진동판과 보이스 코일의 상하 운동을 원활하게 할 뿐만 아니라 고출력과 고음질 재생에 영향을 준다.

이러한 콘형 스피커는 음향 시스템의 앰프를 통해 전류를 공급받아 작동한다. 앰프의 전류가 신호 공급선을 통해 보이스 코일에 입력되면, 보이스 코일로 입력된 전류가 자기회로 내로 유입된다. 이렇게 유입된 전류는 플레밍의 왼손법칙에 의해 힘을 발생시키므로 보이스 코일이 상하로 진동하고, 이때 보이스 코일이 결합된 진동판이 떨리면서 소리가 발생하게 된다.

종래의 스피커에 있어서 진동판을 콘 형상으로 하는 것은 진동판의 변형을 막아 진동판이 보이스 코일과 함께 이상적인 상하 운동을 할 수 있도록 하기 위해서이다. 진동판이 이상적인 상하 운동을 하려면 진동판의 구조나 재질이 매우 빳빳해야 하나, 보이스 코일이 쉽게 진동판을 움직이게 하려면 진동판의 무게가 가벼워야 한다. 이러한 이유로 진동판의 재질로는 목재 펄프나 합성 수지가 주로 이용되는데, 이들 재질은 평판을 형성할 경우 굽거나 휘기 쉽다. 진동판을 콘 형상으로 하면 가벼운 재질로 잘 굽거나 휘지 않는 진동판을 구현할 수 있다.

최근 각종 전자제품이 소형화 및 슬림화되면서 이에 내장되는 스피커 또한 소형화 및 슬림화가 요구되고 있다. 그런데 종래의 콘형 스피커는 진동판이 콘 형상으로 이루어져 두께가 두꺼울 수밖에 없으며, 두께를 줄이기 위해 진동판의 상하 높이를 줄이면 진동판이 굽거나 휘어져 음향 재생 기능이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 진동판을 평판형으로 하여 슬림한 구조가 가능하면서도 우수한 음향 재생 성능을 발휘할 수 있는 스피커를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스피커는, 안쪽에 설치 공간이 마련된 프레임, 평판형의 진동부와 상기 진동부의 가장자리를 따라 마련되는 에지부를 포함하고 상기 에지부를 통해 상기 프레임의 상부에 상하 떨림 가능하게 결합되는 진동판, 자기장을 제공하기 위해 상기 프레임의 하부에 설치되는 마그네트, 상기 진동부의 안쪽 면에 결합되는 콘 형상의 구동판, 상기 구동판과 결합되고 전류가 인가되면 상기 마그네트와의 전자기적 상호 작용에 의해 진동하여 상기 구동판을 통해 상기 진동부를 진동시키는 보이스 코일, 상기 보이스 코일에 전류를 공급하기 위해 상기 보이스 코일에 연결되는 리드 와이어, 상기 프레임에 결합되어 상기 보이스 코일을 수직 이동할 수 있도록 지지하는 댐퍼를 포함한다.

상기 진동부는 벌집 구조로 이루어질 수 있다.

상기 구동판은 상기 진동부의 안쪽 면에 결합되는 링 형상의 상부 고정부, 상기 보이스 코일과 결합되는 원통형의 하부 고정부 및 상기 상부 고정부와 상기 하부 고정부를 연결하는 콘 형상의 연결부를 포함할 수 있고고, 상기 상부 고정부의 직경은 상기 하부 고정부의 직경보다 큰 것이 좋다.

상기 리드 와이어는 상기 댐버에 일체로 결합될 수 있다.

본 발명에 의한 스피커는 상기 보이스 코일이 권취되는 보빈을 더 포함하고, 상기 보빈의 상부 끝단은 상기 진동부의 안쪽 면에 결합되어 상기 구동판과 함께 상기 진동부를 진동시킬 수 있다.

상기 에지부는 상기 프레임에 고정되는 링 형상의 프레임 고정부와 상기 프레임 고정부와 상기 진동부 사이에 배치되는 주름부를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 스피커는 진동판이 평판 형상으로 이루어짐으로써 슬림한 두께로 제조될 수 있다. 그리고 진동판의 진동부가 벌집 구조를 취하여 평판형임에도 불구하고 적절한 강성을 가져 우수한 음향 재생 성능을 발휘할 수 있고, 중저음을 배가시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의한 스피커는 코일 조립체의 진동을 구동판을 통해 진동부의 보다 넓은 부분에 전달하므로 입력되는 전기 신호에 따른 음향을 안정적으로 발생시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의한 스피커는 리드 와이어가 댐퍼에 일체로 결합되므로, 종래의 스피커와 같이 리드 와이어가 진동판에 결합되어 진동판의 진동에 의한 스트레스로 손상되거나 끊기는 문제가 발생하지 않는다. 그리고 리드 와이어와 댐퍼를 하나의 부품으로 구성함으로써 조립 공정을 단순화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스피커를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 스피커를 나타낸 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 스피커에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스피커를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 스피커를 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 스피커(100)는 프레임(110), 프레임(110)에 상부에 설치되는 진동판(120), 진동판(120)의 안쪽 면에 결합되는 구동판(130), 프레임(110)의 하부에 결합되는 요크(140), 요크(140) 내부에 배치되는 마그네트(145), 마그네트(145)와의 전자기적인 상호작용으로 구동판(130)을 통해 진동판(120)을 진동시키는 코일 조립체(150), 코일 조립체(150)를 지지하는 댐퍼(160)를 포함한다. 이러한 본 발명에 의한 스피커(100)는 진동판(120)이 평판형으로 이루어져 전체적으로 슬림한 두께를 갖는다.

프레임(110)은 상부가 개방된 그릇 형상으로 이루어지며, 그 안쪽에는 중앙으로 갈수록 깊이가 깊어지는 설치 공간(111)이 마련된다. 프레임(110)의 바닥면 중앙에는 요크(140)의 결합을 위한 고정구멍(112)이 마련된다. 프레임(110)의 상부 안쪽 둘레 및 중간 안쪽 둘레에는 링 형상의 진동판 고정부(113) 및 링 형상의 댐퍼 고정부(114)가 각각 구비된다.

진동판(120)은 평판형의 진동부(121)와 진동부(121)의 가장자리를 따라 마련되는 에지부(122)를 포함하고, 에지부(122)를 통해 프레임(110)의 상부에 상하 떨림 가능하게 결합된다. 진동부(121)는 상하 떨림을 통해 음향을 만들어내고, 에지부(122)는 프레임(110)에 고정되어 진동부(121)를 탄성 지지한다.

에지부(122)는 진동판 고정부(113)에 대응하는 링 형상의 프레임 고정부(123) 및 진동부(121)와 프레임 고정부(123)를 연결하는 주름부(124)를 포함한다. 주름부(124)는 복수의 언덕부와 골부가 동심원 상으로 배치된 형상으로 이루어진다. 프레임 고정부(123)는 접착제에 의한 접착 등의 방법으로 프레임(110)의 진동판 고정부(113)에 고정된다. 이러한 구조의 에지부(122)는 진동부(121)가 원활하게 상하 떨림 운동을 할 수 있게 하고, 진동부(121)가 코일 조립체(150)에 인가되는 전기 신호에 의해 떨림 운동한 후 다음 신호에 왜곡없이 정상적으로 반응할 수 있도록 진동부(121)의 진동을 감쇄하는 역할을 한다.

진동부(121)는 벌집 구조를 갖는 평평한 원판 형상으로 이루어진다. 이러한 벌집 구조의 진동부(121)는 얇고 가볍지만 높은 강성을 가질 수 있다. 따라서 종래의 진동판과 같이 콘 형상으로 하지 않고 평판형으로 하더라도 진동시의 굽힘이나 휘어짐을 방지할 수 있다. 또한 벌집 구조의 진동부(121)는 평판형으로 이루어지더라도 적절한 강성을 갖게 되므로, 스피커의 양호한 음특성을 확보하기 위해 넓이를 넓게 하지 않아도 되며, 중저음을 배가시킬 수 있다.

일반적으로 음향을 발생하는 진동판은 강성이 작고 부드러울 경우, 보이스 코일의 움직임을 원활하게 추종할 수 없다. 이 경우 다양한 대역의 음향을 안정적으로 만들어내기 어렵고, 잡음이 발생할 수 있다. 반면, 진동판의 강성이 너무 크면 보이스 코일의 움직임으로 진동판을 원활하게 진동시킬 수 없게 되어 음향 발생이 원활하지 않게 된다. 본 발명은 상술한 것과 같이 진동판(120)이 벌집 구조를 취함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.

구동판(130)은 구동판(130)은 전체적으로 콘 형상으로 이루어지고, 진동판(120)의 안쪽 면에 결합되어 코일 조립체(150)의 상하 진동을 진동부(121)에 전달하여 진동부(121)를 진동시킨다. 구동판(130)은 진동판(120)의 진동부(121) 안쪽 면에 부착되는 상부 고정부(131), 코일 조립체(150)에 고정되는 하부 고정부(132) 및 상부 고정부(131)와 하부 고정부(132)를 연결하는 콘 형상의 연결부(133)를 포함한다. 상부 고정부(131)는 링 형상으로 이루어져 진동부(121)와 평행하게 배치되고, 하부 고정부(132)는 원통 형상으로 이루어져 진동부(121)와 수직으로 배치된다. 하부 고정부(132)의 중앙에는 관통구멍(134)이 마련된다.

상부 고정부(131)는 코일 조립체(150)에 고정되는 하부 고정부(132)에 비해 직경이 크고, 코일 조립체(150)가 직접 진동부(121)에 접하는 것보다 넓은 부위에 걸쳐 진동부(121)와 접한다. 따라서 진동부(121)의 보다 넓은 부분에 진동을 전달할 수 있어 전기 신호에 따른 음향을 안정적으로 발생시킬 수 있다.

요크(140)는 프레임(110)의 고정구멍(112)에 고정되고, 상부 방향으로 개구된 수용홈(141)과 플랜지부(142)를 갖는다. 플랜지부(142)는 접착제에 의한 접착 등의 방법으로 프레임(110)에 고정된다. 요크(140)는 철과 같은 유전체로 이루어지며, 그 내부에 수용된 마그네트(145)로부터 형성된 자력선이 통과하는 통로의 역할을 하여 자력선의 흐름을 좋게 한다. 즉, 요크(140)는 자력선의 흐름을 제어함과 동시에 자력선의 강도를 향상시키고, 코일 조립체(150)에 직각으로 자력선을 쇄교시킨다.

요크(140)의 수용홈(141)에는 마그네트(145)와 탑 플레이트(147)가 순차적으로 적층된다. 코일 조립체(150)가 진동판(120)을 상하로 움직여 음향을 발생시키기 위해서는 코일 조립체(150)에 전류가 인가되어 형성되는 자기장과 상호작용할 수 있는 자기장이 필요한데, 마그네트(145)가 그 자기장을 지속적으로 공급한다. 탑 플레이트(147)는 마그네트(145)의 상면에 부착되며, 마그네트(145)에서 발생하는 자속선을 모아주는 역할을 하며 요크(140) 및 마그네트(145)와 함께 자기회로를 구성한다. 탑 플레이트(147)의 외주면은 요크(140)의 내주면으로부터 이격된다.

코일 조립체(150)는 구동판(130)의 하부 고정부(132)에 결합되는 보빈(151)과 보빈(151)의 외주면에 권취되는 보이스 코일(152)을 포함한다. 원통형의 보빈(151)은 그 하부 일부가 요크(140)와 탑 플레이트(147) 사이의 간극에 상하 이동가능하게 배치된다. 보이스 코일(152)은 리드 와이어(155)를 통해 전기 신호를 제공받아 자기장을 만든다.

리드 와이어(155)를 통해 보이스 코일(152)에 전류가 인가되면 보이스 코일(152) 주위에는 전기장이 형성되고, 이때 마그네트(145)의 자기장과의 상호작용을 통해 보이스 코일(152) 및 보빈(151)이 상하 방향으로 진동하게 된다. 이러한 코일 조립체(150)의 상하 진동은 구동판(130)을 통해 진동판(120)에 전달된다. 마그네트(145)에 의해 발생하는 자기장의 강도는 항상 일정하기 때문에, 보이스 코일(152)에 공급되는 전류의 크기를 제어함으로써 보이스 코일(152)에 의한 진동판(120)의 진동 세기를 조절할 수 있다. 보빈(151)의 상부 끝단을 진동부(121)의 안쪽 면에 결합하면 구동판(130)과 함께 보빈(151)으로 진동판(120)을 진동시킬 수 있어 음향 재생 성능을 향상시킬 수 있다.

보빈(151)은 보이스 코일(152)의 지지체 역할을 하므로, 보이스 코일(152)이 접착제 등을 통해 일정한 패턴으로 감긴 형상을 안정적으로 유지할 수 있는 경우 보빈(151)은 생략될 수도 있다. 이 경우, 보이스 코일(152)은 보빈(151)을 통해 구동판(130)에 간접적으로 결합되지 않고, 구동판(130)에 직접 결합된다.

댐퍼(160)는 프레임(110)의 내측에 고정되어 보빈(151)을 탄성 지지한다. 댐퍼(160)는 복수의 언덕부와 골부가 동심원 상으로 배치된 주름부(161)와 주름부(161)의 가장자리에 마련되는 링 형상의 프레임 고정부(162)를 포함한다. 주름부(161)의 중앙에는 보빈(151)이 끼워질 수 있는 결합구멍(163)이 마련된다. 프레임 고정부(123)는 접착제에 의한 접착 등의 방법으로 프레임(110)의 댐퍼 고정부(114)에 고정되고, 결합구멍(163)에는 보빈(151)이 삽입 고정된다.

이러한 댐퍼(160)는 코일 조립체(150)를 요크(140)와 탑 플레이트(147) 사이에 마련되는 간극 내의 올바른 위치에 위치시켜준다. 코일 조립체(150)는 댐퍼(160)에 지지됨으로써 요크(140)의 내면이나 탑 플레이트(147)의 외면에 접하지 않고 안정적으로 상하 진동할 수 있다. 이와 같이 댐퍼(160)는 코일 조립체(150) 및 진동판(120)의 상하 진동을 원활하게 할 뿐만 아니라, 고출력과 고음질 재생에도 영향을 준다. 즉, 댐퍼(160)는 진동판(120)이 전기 신호를 받아 진동하고 난 후 다음 전기 신호에 왜곡없이 정상적으로 반응할 수 있도록 진동판(120)의 진동을 감쇄시켜 준다.

댐퍼(160)에는 리드 와이어(155)가 일체로 결합된다. 리드 와이어(155)는 보이스 코일(152)과 연결되어 앰프로부터 출력되는 전류를 보이스 코일(152)에 제공한다. 리드 와이어(155)의 단자(156)는 댐퍼(160)의 외주면으로부터 돌출되어 프레임(110)의 측면에 마련되는 개구부(115)를 통해 프레임(110) 외면에 결합되는 터미널(170)에 연결된다.

종래의 스피커는 리드 와이어가 진동판에 결합되므로, 진동판의 진동에 의해 리드 와이어에 반복적인 스트레스가 작용하여 리드 와이어가 손상되거나 끊어지는 문제가 발생하였다. 본 발명은 리드 와이어(155)를 진동이 심한 진동판(120)이 아닌 댐퍼(160)에 일체로 결합함으로써 그러한 문제를 해결할 수 있다. 또한 리드 와이어(155)를 댐퍼(160)에 일체로 결합하여 하나의 부품으로 구성함으로써 조립 부품의 수를 줄이고 조립 공정을 단순화할 수 있다.

이러한 본 발명의 일실시예에 의한 스피커(100)의 작용은 다음과 같다. 앰프에서 출력되는 전기 신호가 터미널(170) 및 리드 와이어(155)를 통해 보이스 코일(152)에 제공되면, 보이스 코일(152) 주위에는 전기장이 형성된다. 이때, 보이스 코일(152)은 요크(140)와 탑 플레이트(147) 사이의 간극에 형성되는 자기장의 영향으로 상하 방향으로 힘을 받게 되어 보빈(151)과 함께 상하 진동 운동을 한다. 보이스 코일(152)의 진동은 구동판(130)을 통해 진동판(120)에 전달되고 진동판(120)의 진동부(121)가 진동함으로써 음파가 발생하게 된다.

상술한 것과 같이 본 발명에 의한 스피커(100)는 진동판(120)이 평판 형상으로 이루어짐으로써 슬림한 두께로 제조될 수 있다. 그리고 진동판(120)의 진동부(121)가 벌집 구조를 취하여 평판형임에도 불구하고 굽힘이나 휘어짐에 강하여 우수한 음향 재생 성능을 발휘할 수 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 스피커 110 : 프레임
111 : 설치 공간 112 : 고정구멍
113 : 진동판 고정부 114 : 댐퍼 고정부
120 : 진동판 121 : 진동부
122 : 에지부 123, 162 : 프레임 고정부
124, 161 : 주름부 130 : 구동판
131 : 상부 고정부 132 : 하부 고정부
133 : 연결부 140 : 요크
145 : 마그네트 147 : 탑 플레이트
150 : 코일 조립체 151 : 보빈
152 : 보이스 코일 155 : 리드 와이어
160 : 댐퍼 170 : 터미널

Claims (6)

1. 안쪽에 설치 공간이 마련된 프레임;
   평판형의 진동부와 상기 진동부의 가장자리를 따라 마련되는 에지부를 포함하고, 상기 에지부를 통해 상기 프레임의 상부에 상하 떨림 가능하게 결합되는 진동판;
   자기장을 제공하기 위해 상기 프레임의 하부에 설치되는 마그네트;
   상기 진동부의 안쪽 면에 결합되는 콘 형상의 구동판;
   상기 구동판과 결합되고, 전류가 인가되면 상기 마그네트와의 전자기적 상호 작용에 의해 진동하여 상기 구동판을 통해 상기 진동부를 진동시키는 보이스 코일;
   상기 보이스 코일에 전류를 공급하기 위해 상기 보이스 코일에 연결되는 리드 와이어; 및
   상기 프레임에 결합되어 상기 보이스 코일을 수직 이동할 수 있도록 지지하는 댐퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 진동부는 벌집 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스피커.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 구동판은 상기 진동부의 안쪽 면에 결합되는 링 형상의 상부 고정부, 상기 보이스 코일과 결합되는 원통형의 하부 고정부 및 상기 상부 고정부와 상기 하부 고정부를 연결하는 콘 형상의 연결부를 포함하고, 상기 상부 고정부의 직경이 상기 하부 고정부의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 스피커.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 리드 와이어는 상기 댐버에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 스피커.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 보이스 코일이 권취되는 보빈을 더 포함하고,
   상기 보빈의 상부 끝단은 상기 진동부의 안쪽 면에 결합되어 상기 구동판과 함께 상기 진동부를 진동시키는 것을 특징으로 하는 스피커.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 에지부는 상기 프레임에 고정되는 링 형상의 프레임 고정부와 상기 프레임 고정부와 상기 진동부 사이에 배치되는 주름부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커.

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