KR20180059995A - 광대역 고해상 전자기 스피커 - Google Patents

광대역 고해상 전자기 스피커 Download PDF

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KR20180059995A KR1020160158941A KR20160158941A KR20180059995A KR 20180059995 A KR20180059995 A KR 20180059995A KR 1020160158941 A KR1020160158941 A KR 1020160158941A KR 20160158941 A KR20160158941 A KR 20160158941A KR 20180059995 A KR20180059995 A KR 20180059995A
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Abstract

본 발명은 광대역 고해상 전자기 스피커에 관한 것으로, 상부코일; 이 상부코일의 하부에 대향하여 배치되는 하부코일; 상기 코일들 사이에 배치되는 진동판; 상기 코일들의 외측에 배치되는 하나 이상의 영구자석을 포함하며, 상기 진공판을 중앙에 다수의 진동날개가 구비된 고음부진동판과 이 고음부진동판에 진동날개들을 덮는 저음부진동판이 일체화된 광대역진동판으로 마련함으로써 고음부진동판에 의해선 고음영역을 확대할 수 있고 저음부진동판에 의해선 저음영역을 확대할 수 있으며, 이로 인하여 단일 스피커에 의한 저음영역에서 고음영역까지의 대역확장은 물론이고 고해상 고음질 구현에 매우 적합하므로 산업상 유용하게 이용할 수 있다.

Description

광대역 고해상 전자기 스피커{BROADBAND HIGH-RESOLUTION ELECTROMAGNETIC SPEAKER}
본 발명은 광대역 고해상 전자기 스피커에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고음부진동판과 이 고음부진동판의 중앙에 저음부진동판을 일체화시킨 하나의 광대역진동판으로 마련함으로써 고음영역 및 저음영역의 확대가 이루어지고 단일스피커에 의한 음향적 멀티웨이 구현이 가능하게 되는 광대역 고해상 전자기 스피커에 관한 것이다.
일반적으로, 전자-형(Electro-magnetic) 스피커는 도선이 권취된 코일에서 발생된 교류 자기력선과 영구자석에서 유도된 직류 자기력선이 상호 작용하여 힘을 발생 시키는 원리는 동전-형과 동일하나 코일이 직접 구동되는 동전-형과는 달리 코일은 고정되고 코일 일단에 부설된 철편이 전자석화 되어 진동함으로써 전기-음향 변환을 한다.
전자-형 스피커에는 밸런스드 아마추어 스피커(balanced armature speaker)와, 플레이트-형 스피커 등이 있는데, 이러한 전자-형 스피커 중에서 플레이트-형 스피커와 관련된 것이 아래의 특허문헌1(한국 특허등록번호 제1596894호)에 제시되어 있다.
상기 특허문헌1의 전자-형 스피커는 상부코일과 하부코일이 대응하여 배치되고 상부 및 하부 코일의 외측에 하나 이상의 영구자석이 배치되며, 상부 및 하부코일의 사이에 진동판이 배치되되 진동판의 상면 및 하면 가장자리를 상부 및 하부댐핑부재가 지지하는 구성으로 마련된다.
상기와 같이 구성된 기존의 전자-형 스피커에서 진동판이 구동되는 과정을 설명한다. 먼저, 영구자석의 상면이 S극, 하면이 N극일 때를 전제로 전류 흐름이 양(+)의 주기일 때는 상부코일의 내부 자기장방향과 하부코일의 내부 자기장방향이 내측을 향해 상호 대향적으로 이루어지고, 이로 인하여 진동판은 N극화가 되므로 진동판은 상부방향으로 운동한다.
전류흐름이 0일 때는 진동판이 중성화가 되고 상부 및 하부영구자석의 상하 자기장 밸런싱과 진동판 자체의 복원력에 의해서 진동판 스스로가 중앙에 위치한다.
전류흐름이 음(-)의 주기일 때는 상부코일의 내부 자기장방향과 하부코일의 내부 자기장방향이 외측을 향해 상호 대향적으로 이루어지고, 이에 진동판은 S극화가 되므로 진동판은 하부방향으로 운동한다.
상기와 같은 전자-형 스피커는 진동판이 상부 및 하부코일의 전자기력에 의해 전자석화 되고 코일의 무게가 배제된 상태에서 영구자석의 자기력과 반응하여 직접적으로 구동함으로써 전기신호에 대응한 신속한 응답성을 구현할 수 있고, 이를 통해 매우 섬세하고 디테일한 음향 재생이 가능하다.
또한, 진동판이 스스로 능동 구동하며 음향변환 함으로써 진동부의 변환경로 왜곡율을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 보다 깨끗한 소리의 재생에 유리하다.
그러나 상기한 바와 같은 기존의 전자-형 스피커에 있어서는, 원형이나 타원형 등의 판형으로 일체화된 단일 진동판로 마련되어 고음 및 저음영역의 확장에 제한적이고, 돔과 콘 형상의 진동판으로 마련하면 전대역화가 가능하나 아몰퍼스 합금 소재의 특성인 강한 탄성으로 인해 성형제조가 어렵고 이로 인하여 제조원가가 상승되게 된다는 문제점이 있었다.
특히, 기존의 전자-형 스피커들은 대부분 해상도는 좋으나 대부분 저음과 초고음의 확장에 제한적 성능을 보이고 있어 고음 및 중음과 저음전용이 각각 별개로 구비되고 이들을 조합 배치하여 시스템화하거나 하나의 단일스피커에 고음영역과 저음영역 전용의 진동판을 각각 별개로 마련한 것이어서 스피커의 구조가 복잡함은 물론 고가이며, 따라서 하나의 진동판에 의한 음향적 멀티웨이 구현이 가능한 단일스피커가 절실하게 요구되었다.
KR 10-1596894 B1 (2016.02.17.등록)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 스피커의 여러 단점을 극복하기 위하여 연구개발한 것으로, 고음부진동판과 이 고음부진동판의 중앙에 저음부진동판이 일체화된 광대역진동판을 마련함으로써 고음부진동판에 의해선 고음영역을 확대할 수 있고 저음부진동판에 의해선 저음영역을 확대할 수 있으며, 이로 인하여 저음영역에서 고음영역에 이르기까지의 대역확장은 기본이고 미세조정 및 고해상화가 가능하도록 한 광대역 고해상 전자기 스피커를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 고음부진동판에 저음부진동판이 일체화된 광대역진동판으로 마련됨으로써 단일스피커에 의한 음향적 멀티웨이 구현이 가능하고 고음과 저음의 방사에너지가 동축화되어 위상간섭과 왜곡을 최소화시킬 수 있도록 한 광대역 고해상 전자기 스피커를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 된 일체형 전극부재와 양면접착패드를 마련함으로써 연성인쇄회로기판에 적어도 상부 및 하부코일이나 상부 및 하부영구자석까지 양면접착패드를 이용하여 조립할 수 있으며, 이로 인하여 조립메인공정을 10여개 공정으로 최소화는 물론 단순화할 수 있고 조립라인의 자동화에 매우 적합하도록 한 광대역 고해상 전자기 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커는, 상부코일; 이 상부코일의 하부에 대향하여 배치되는 하부코일; 상기 코일들 사이에 배치되는 진동판; 상기 코일들의 외측에 배치되는 하나 이상의 영구자석을 포함하며,
상기 진동판은 중앙에 홀이 천공된 개방형의 고음부진동판으로 마련되고 상기 고음부진동판의 홀을 덮는 돔형의 저음부진동판이 일체화된 광대역진동판으로 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 있어서, 상기 고음부진동판의 홀은 그 내측주면에서 방사상으로 다수의 진동날개가 형성된 날개개방형의 고음부진동판으로 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 있어서, 상기 진동날개에는 조정통공이 형성될 수 있고 상기 조정통공은 일부의 진동날개에 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 고음부진동판과 저음부진동판은 동심을 이루도록 동축 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 있어서, 상기 고음부진동판은 철, 니켈, 규소 등의 강자성체로 마련되고, 상기 저음부진동판은 알루미늄, 마그네슘, 고분자 등의 반자성체나 비자성체로 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 있어서, 상기 상부코일과 하부코일은 동일한 사이즈로 이루어져 상하 대칭적으로 배치되고, 상기 영구자석은 상부 및 하부코일의 외측에 동일한 사이즈로 이루어진 상부 및 하부영구자석이 상하 대칭적으로 배치되며, 상기 광대역진동판은 댐퍼유닛을 통해 상부 및 하부영구자석에 의해 지지되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 댐퍼유닛은 고음부진동판의 외측주연 상면을 지지하는 상부댐퍼와, 고음부진동판의 외측주연 하면을 지지하는 하부댐퍼, 상기 상부 및 하부댐퍼를 감싸 고음부진동판과 함께 고정하기 위한 한 쌍의 상부 및 하부하우징으로 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 있어서, 상기 상부 코일 및 하부 코일은 그 각각의 자기력선이 상호 대향되게 흐르도록 결선된다.
본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 있어서, 상기 상부코일, 하부코일, 상부영구자석, 하부영구자석 및 진동판은 하우징 내에 동심을 이루고 설치되며, 상기 하우징의 상단 중심부에는 제1음향 방사구가 형성되고, 상기 상부영구자석 및 하부영구자석은 동일한 자화방향을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 있어서, 상기 상부 및 하부코일은 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 된 일체형 전극부재를 통해 상부 및 하부코일의 (+) (-)단자끼리 병렬접속이 이루어지도록 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 일체형 전극부재는 상부코일의 상면을 덮는 상면전극부재와, 하부코일의 하면을 덮는 하면전극부재와, 상기 상면 및 하면전극부재를 서로 연결하는 연결트랙 및 상기 연결트랙과 일직선을 이루도록 하면전극부재로부터 연장된 외부전극단자부재가 일체로 마련되며, 상기 상면 및 하면전극부재의 한쪽에 각각 2개의 전극단자가 마련되고 외부전극단자부재의 끝단에 2개의 전극단자가 마련되되 상부 및 하부코일의 각 인출선을 개별적으로 접속하여 회로를 이루도록 한 쌍의 전극패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 일체형 전극부재는 상면전극부재에 상부코일 및 상부영구자석이 동심을 이루도록 양면접착패드로 부착하고 하면전극부재에 하부코일 및 하부영구자석이 동심을 이루도록 양면접착패드로 부착한 다음, 상기 상부코일과 하부코일 사이에 진동판을 개재시키되 상부 및 하부코일은 물론 진동판이 동심을 이루도록 연결트랙의 양단을 구부려 디귿자형으로 성형한 후 하우징 내에 삽입하여 조립하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 있어서, 상기 하우징은 캡-형 부재로 이루어지며 그 상면의 중심부에는 제1음향 방출구가 형성되고 그 한쪽에는 코일선 몰딩구가 형성되며 다른 한쪽에는 전극인출용의 전극인출절개 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커는, 중앙에 홀이 형성된 고음부진동판과, 이 고음부진동판에 홀을 덮는 저음부진동판이 일체화된 광대역진동판을 마련함으로써 고음부진동판에 의해선 고음영역을 확대할 수 있고 저음부진동판에 의해선 저음영역을 확대할 수 있으며, 이로 인하여 저음영역에서 고음영역까지의 대역확장은 물론이고 고해상의 고음질 구현이 적합하게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 고음부진동판에 저음부진동판이 일체화된 광대역진동판으로 마련됨으로써 단일스피커에 의한 음향적 멀티웨이 구현이 가능하고 고음과 저음의 방사에너지가 동축화 되어 위상간섭과 왜곡을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 고음부진동판의 중앙에 적어도 하나 이상의 홀을 천공한 개방형 진동판이나 홀에 방사상으로 호 운동을 하는 다수의 극소질량의 진동날개를 가지는 날개개방형 진동판의 간격 조정을 통해 불필요한 저음을 제거할 수 있음과 동시에 고 고음영역의 확대와 미세조정에 매우 유리한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 된 일체형 전극부재에 양면접착패드를 이용하여 적어도 상부 및 하부코일이나 상부 및 하부영구자석까지 일체화시킴같이 조립하고, 이로 인하여 조립메인공정을 10여개 공정으로 최소화는 물론 단순화시키면서 조립라인의 자동화를 꾀하는데 매우 적합하게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 일체형 전극부재의 코일유도트랙으로 상부 및 하부코일의 끝단이 인출되게 조립한 후 롤러 등을 이용하여 한쪽으로 일괄적으로 절곡 성형할 수 있고 이로 인하여 조립라인의 자동화는 물론 생산성향상을 꾀하는데 매우 적합하게 되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 저면도이다.
도 4는 도 1의 일부를 발췌하여 나타낸 확대도이다.
도 5는 본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 대한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 적용된 하우징을 나타낸 평면도와 종단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 코일 및 영구자석을 발췌하여 나타낸 사시도와 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커에서 광대역진동판을 발췌하여 나타낸 평면도와 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커에서 일체형 전극부재를 발췌하여 나타낸 평면도와 저면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커에서 다른 실시예의 고음부진동판들을 나타낸 평면도이다.
도 12 내지 도 19는 본 발명에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커의 조립과정을 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.
도 20은 본 발명에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커의 주파수 응답특성과 종래 스피커의 주파수 응답특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것일 뿐인바 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커를 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커는 캡-형 단면의 하우징(10)과, 이 하우징(10) 내부의 상부공간에 장착되는 상부코일(20)과, 이 상부코일(20)의 하부에 대향하여 배치되는 하부코일(30)과, 상기 코일들 사이에 배치되는 광대역진동판(40)과, 상기 코일들의 외측에 배치되는 상부 및 하부영구자석(50, 60)을 포함하여 구성된다. 상기 상부 및 하부코일(20, 30)은 일체형 전극부재(70)와 회로를 이루고 연결되어 전류를 공급받도록 구성된다.
상기 하우징(10)은 그 내부에 상부 및 하부코일(20, 30), 진동판(40), 상부 및 하부영구자석(50, 60), 일체형 전극부재(70) 등의 설치공간을 가져야 하므로 전체적인 형상이 캡-형 단면으로 이루어지고, 알루미늄 등과 같은 비자성체 소재로 이루어짐이 바람직하다. 상기 하우징(10)은 그 상면의 중심부에는 음향방출구(11)가 형성되고 그 한쪽에는 코일선 몰딩구(12)가 형성되어 있으며 다른 한쪽에는 일체형 전극부재(70)의 연결트랙(73)부분이 노출되어 손상을 방지하도록 하는 전극인출을 위한 전극인출절개 홈(13)이 형성된다.
상기 상부코일(20)의 한쪽에는 +극 인출선, -극 인출선 등과 같은 인출선(21)이 인출되고, 상부코일(20)의 인출선(21)들은 일체형 전극부재(70)의 상면전극부재(71)에 형성되는 제1전극단자(71a)에 접속된다. 상부코일(20)은 상부 영구자석(50)의 내측에 조립되어 하우징(10)의 상부공간에 설치된다.
상기 하부코일(30)은 상부코일(20)의 하부에 대향되어 댐퍼유닛(90)의 두께만큼 이격되게 배치되되, 하우징(10)의 하부공간에서 하부영구자석(60)의 내측에 위치하도록 설치된다.
상기 하부코일(30)의 한쪽에는 +극 인출선, -극 인출선 등과 같은 인출선(31)이 인출되고, 하부코일(30)의 인출선(31)들은 일체형 전극부재(70)의 하면전극부재(72)에 형성되는 제2전극단자(72a)에 접속된다.
위에서 언급한 바와 같이, 상기 상부영구자석(50)은 상부코일(20)의 외측에 배치되고, 하부영구자석(60)은 하부코일(30)의 외측에 배치되되 이들은 모두 와셔타입으로 마련된다.
또한, 상부코일(20) 및 하부코일(30)은 그 각각의 자기력선이 상호 대향되게 흐르도록 결선되고, 이를 통해 전자석화 되는 광대역진동판(40)은 두 개의 상부 및 하부코일(20, 30)로부터 구동력을 얻는다. 상기 광대역진동판(40)은 상기 상부 및 하부코일(20, 30)에 인가되는 전기적 양(+)의 주기 및 음(-)의 주기신호에 대응하여 상하진동을 행하게 된다.
상기 광대역진동판(40)은 상하 대칭적으로 배치되는 상부코일(20)과 하부코일(30) 사이에 댐퍼유닛(90)을 통해 이격되어 설치됨으로써 진동모듈을 이룬다. 이와 같이 진동모듈로 조립된 광대역진동판(40)은 상부 및 하부영구자석(50, 60) 사이에 배치되되 상기 상부 및 하부코일(20, 30)과 동심을 이루도록 조립된다. 진동모듈은 위에서 언급한 바와 같이, 광대역진동판(40)의 외측주연이 댐퍼유닛(90)에 의해 지지되게 조립된 것을 의미한다. 이렇게 광대역진동판(40)을 모듈화하면 조립작업의 자동화가 가능하므로 생산단가에 영향을 주는 수작업의 최소화를 꾀할 수 있다.
상기 댐퍼유닛(90)은 고음부진동판(40a)의 외측주연 상면을 지지하는 링 형상의 상부댐퍼(91)와, 고음부진동판(40a)의 외측주연 하면을 지지하는 링 형상의 하부댐퍼(92), 상기 상부 및 하부댐퍼(91, 92)를 감싸 고음부진동판(40a)과 함께 고정할 수 있도록 앵글(angle) 단면타입 링으로 된 한 쌍의 상부 및 하부하우징(93, 94)으로 마련된다.
상기 상부 및 하부댐퍼(91, 92)는 고음부진동판(40a)에 대한 댐핑을 효과적으로 수행할 수 있도록 탄성율의 제어가 가능한 비자성체 재질로 이루어짐이 바람직하며, 예를 들면 고분자, 실리콘, 우레탄, 합성수지 등이 있다.
상기 상부 및 하부하우징(93, 94)은 자성체 재질로 마련되어 상부 및 하부영구자석(50, 60) 사이의 자기력 누설을 최소함과 동시에 이격공간을 충분히 확보하여 상부 및 하부댐퍼(93, 94)의 압력을 적절히 제어할 수 있으며, 이를 통해 적절한 컴플라이언스의 제동력과 복원력을 고음부진동판(40a)에 제공하여 저음영역에서 저음부진동판(40b)과 함께 진동될 때 역위상에 의한 음손실을 방지하므로 보다 낮은 대역의 재현을 구현할 수 있다.
상기 광대역진동판(40)은 중앙의 홀(43) 주위에 방사상으로 다수개의 진동날개(44)가 형성된 날개개방형의 고음부진동판(40a)으로 마련되고 상기 고음부진동판(40a)의 홀(43) 및 진동날개(44)를 덮는 돔형의 저음부진동판(40b)이 일체화된 상태로 마련된다.
또한, 상기 고음부진동판(40a)은 진동의 메인기능을 하는 바디(41, body)와, 이 바디(41)의 외측에 마련된 에지부(42, edge)를 가지며, 상기 바디(41)의 중앙에 폐쇄형의 홀(43)이 천공되되 상기 홀(43)의 주위에 방사상으로 다수개의 진동날개(44)가 형성된 날개개방형 진동판으로 마련된다. 상기 고음부진동판(40a)은 철, 니켈, 규소 등의 강자성체로 마련되고, 상기 저음부진동판(40b)은 알루미늄, 마그네슘, 고분자 등의 반자성체나 비자성체로 마련된다.
이러한 광대역진동판(40)은 동일한 사이즈로 이루어지는 상부 및 하부영구자석(50, 60) 사이에 댐퍼유닛(90)을 통해 설치되고, 상부 및 하부코일(20, 30)에 흐르는 전기신호와 교번 쇄교되는 전자기장과 자화되면서 스스로 구동하는 능동형 진동체로 되어 고역부터 초고역에 이르는 고주파수 대역의 초고해상 구현이 가능하게 된다.
특히, 광대역진동판(40)은 그 외측주연부가 상부 및 하부영구자석(50, 60)에 의해 지지된 상태에서 상부 및 하부코일(20, 30)의 내경인 동일원주를 기준으로 하여 진동날개(44)가 상하 원호운동을 하면서 진동하게 된다.
이를 보다 자세하면 설명하면, 바디(41) 외측주연부와 근접한 에지(42)측인 진동날개(44)의 뿌리부분을 기준으로 하여 도 4의 가상선과 같이 자유롭게 호형으로 구동되므로 상부 및 하부코일(20, 30)의 전자기력에 의해 전자석화 되어 상부 및 하부영구자석(50, 60)의 자기력과 직접 반응하여 자체 구동을 하게 된다. 이로 인하여 전기신호에 대응한 매우 신속한 응답성을 가지므로 매우 섬세하고 더욱 디테일한 음향재생이 가능하게 된다.
상기 광대역진동판(40)이 저주파수로 구동될 때는 고음부진동판(40a)과 함께 저음부진동판(40b)이 댐퍼유닛(90)의 상부 및 하부댐퍼(91, 92)에 의해 지지된 상태에서 동축 선상으로 동시 구동되게 되며, 이로 인하여 역위상에 의한 음손실이 방지됨과 동시에 저음부진동판(40b)에 의한 저음이 메인으로 발생되어 보다 낮은 대역의 재현을 구현할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광대역진동판(40)이 고주파수로 구동될 때는 고음부진동판(40a)의 바디(41) 및 저음부진동판(40b)이 댐퍼유닛(90)의 상부 및 하부댐퍼(91, 92)에 의해 지지되어있다 하더라도 고주파수와 상응하여 진동하지 못하나, 바디(41) 외측주연부와 근접한 에지(42)측인 진동날개(44)의 뿌리부분을 기준으로 하여 외팔보에 의해 지지됨과 같이 내측에서 자유롭게 호형으로 구동된다.
이와 같이 고음부진동판(40a)의 진동날개(44)가 자유롭게 호형으로 구동될 때, 진동날개(44) 자체에서 발생되는 저음은 상하로 움직이는 호 운동을 하기 때문에 역위상 소멸되게 되고 고음만이 발생되어 방출되게 된다. 즉 고주파수로 구동될 때 저음부진동판은 거의 정지 상태이고 고음부진동판(40a)만이 별도로 작동하는 물리적으로 분리된 투웨이 상태가 구현되되 저음부진동판(40b)과 고음부진동판(40a)의 구동이 한 몸체에서 연계되어 이루어지므로 저음부터 고음까지 매우 자연스러운 최종 종합 특성을 구현한다.
상기 고음부진동판(40a)은 중앙의 홀(43)에서 방사상으로 진동날개가 형성된 것으로 도시하였으나 원형, 타원형, 사각형 등의 다양한 폐쇄형 홀만으로도 마련할 수 있다. 상기 고음부진동판(40a)의 홀(43)은 그 사이즈 및 면적의 변화시킴에 따라 저음소멸영역 또한 변화되게 된다. 상기 홀(43)의 사이즈 및 면적이 작으면 저음소멸영역은 낮고 홀(43)의 사이즈 및 면적이 커질수록 저음소멸영역이 점점 고음영역으로 확대되게 된다.
상기 고음부진동판(40a)은 홀(43)의 사이즈 및 그 면적에 따라 저음 소멸영역이 가변됨과 동시에 이와 상응하여 고음영역이 가변되므로 홀(43) 사이즈 및 그 면적을 다양하게 설계 변경할 수 있고 이로 인하여 고음영역의 확대 및 다변화는 물론이고 미세조정에도 매우 유리한 장점이 있다.
상기 상부 및 하부코일(20, 30)은 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 된 일체형 전극부재(70)를 통해 병렬접속이 이루어지도록 상부 및 하부코일의 +극은 +극끼리 연결하고 -극은 -극 끼리 연결한다.
상기 일체형 전극부재(70)는 상면전극부재(71)와 하면전극부재(72)가 연결트랙(73)을 통해 연결되고 상기 하면전극부재(72)의 한쪽에 외부전극단자부재(74)가 연결트랙(73)과 일직선을 이루도록 연장되어 있다.
상기 상면 및 하면전극부재(71, 72)는 상부 및 하부코일(20, 30)의 평면형상과 동일한 사이즈의 형상으로 형성되되, 상기 상면 및 하면전극부재(71, 72)의 한쪽에 각각 2개의 제1 및 제2전극단자(71a, 72a)가 마련되고 외부전극단자부재(74)의 끝단에 2개의 제3전극단자(74a)가 마련된다. 상기 일체형 전극부재(70)의 제1 및 제2전극단자(71a, 72a)는 상부 및 하부코일(20, 30)의 각 인출선이 개별적으로 접속되어 제3전극단자(74a)와 회로를 이루도록 한 쌍의 전극패턴(75a, 75b, 75c)이 형성되어 있다.
상기 상면전극부재(71)에는 그 중앙의 제1부재통공(71b)이 형성되고 제1부재통공(71b)의 한쪽에 상부코일(20)의 인출선들을 빼내는 U자 형상의 코일유도트랙(71c)이 결합된 형상으로 형성되어 있으며, 상기 코일유도트랙(71c)주위에 상부코일(20)의 인출선(21)을 납땜고정하기 위한 2개의 제1전극단자(71a)가 마련된다.
상기 하면전극부재(72)에는 그 중앙의 제2부재통공(72b)이 형성되고 제2부재통공(72b)의 한쪽에 하부코일(30)의 인출선(31)들을 빼내는 U자 형상의 코일유도트랙(72c)이 결합된 형상으로 형성되어 있으며, 상기 코일유도트랙(72c)주위에 하부코일(30)의 인출선(31)을 납땜고정하기 위한 2개의 제2전극단자(72a)가 마련된다.
또한, 상기 상면 및 하면전극부재(71, 72)에는 양면에 +극과 -극이 회로를 이루도록 형성되는 전극패턴(75a, 75b)이 전기적으로 연결되어야 하므로 하면의 전극패턴(75c)을 상면의 전극패턴(75b)에 전기적으로 연결하기 위한 연결통공(76a, 76b)이 마련될 수 있다.
상기 일체형 전극부재(70)는 각 전극단자 부분을 제외하고 그 표면에 여타 부품과의 절연을 위한 절연시트가 씌워짐이 바람직하다.
상기 양면접착패드(80)는 상부 및 하부코일(20, 30)과 일체형 전극부재(70)와의 조립작업성을 향상키기 위해 마련되는 2개의 얇은 패드이다. 이러한 양면접착패드(80)는 상부코일(20) 및 상부영구자석(50)이 결합되거나 하부코일(30) 및 하부영구자석(60)이 결합되었을 때의 평면형상으로 형성되되, 중앙엔 상부 및 하부코일(20, 30)의 내경과 동일한 사이즈의 통공(81)이 천공되고 한쪽의 외측주연에는 상부 및 하부코일(20, 30)의 인출선(21, 31)을 빼냄에 장애받지 않도록 따낸 호형의 코일인출부(82)가 형성된다. 상기 양면접착패드(80)는 상면 및 하면이 접착력을 갖는 것이면 어떠한 것이라도 무방하며, 접착력을 갖는 상면 및 하면에는 박리지가 구비됨이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커의 조립과정을 설명해 본다.
먼저, 상부하우징(93) 내에 상부댐퍼(91)를 안착하고 그 위에 광대역진동판(40)을 안착 세팅한 다음, 하부댐퍼(92)를 올려놓고 하부하우징(94)을 씌워 조립함으로써 진동모듈을 얻는다.
이와 동시에, 상부 및 하부영구자석(20, 30)을 작업테이블 위에 정렬하고 상기 상부 및 하부영구자석(50, 60)의 내측에 각각 하나의 상부 및 하부코일(20, 30)을 삽입함으로써 상부 및 하부자기회로를 얻는다. 이때, 상부 및 하부코일(20, 30)의 인출선(21, 31)이 상부로 인출되어 돌출된 상태이다.
위와 같이 상부자기회로의 상부영구자석(50)위에 하나의 양면접착패드(80)를 부착하고 하부자기회로의 하부영구자석(60)위에 또 다른 하나의 양면접착패드(80)를 부착한다. 이때, 상부 및 하부코일(20, 30)의 인출선(21, 31)들은 양면접착패드(80) 외측의 코일인출부(82) 내에 위치되어 소성변형이 발생되지 않도록 주의하여야 한다.
이후에 상부 및 하부코일(20, 30)위의 양면접착패드(80) 상면에 일체형 전극부재(70)를 올려놓아 부착하되, 상부코일(20)위엔 상면전극부재(71)가 위치되고 하부코일(30)위엔 하면전극부재(72)가 위치되도록 부착한다. 이때, 상면 및 하면전극부재(71, 72)의 상부 및 제2부재통공(71b, 72b)이 자기회로를 이루는 상부 및 하부코일(20, 30)의 내경과 일치되도록 부착함과 동시에 상부 및 하부코일(20, 30)의 인출선(21, 31)들은 상면 및 하면전극부재(71, 72)의 코일유도트랙(71c, 72c)을 통해 인출되어야 한다.
위와 같이 양면접착패드(80)를 이용하여 일체형 전극부재(70)에 상부자기회로인 상부코일(20) 및 상부영구자석(50)은 물론 하부자기회로인 하부코일(30) 및 하부영구자석(60)을 부착하는 이유는 부품의 유닛화가 가능하고, 이러한 부품의 유닛화로 인해 하우징(10)에 진동모듈과 함께 조립하는 작업이 보다 용이하게 이루어지므로 작업능률 및 생산성의 향상을 꾀할 수 있기 때문이다.
상기와 같이 상부 및 하부코일(20, 30)위에 일체형 전극부재(70)를 부착한 후 가압롤러를 이용하여 상부 및 하부코일(20, 30)의 인출선(21, 31)들의 한쪽에서 상면 및 하면전극부재(71, 72)의 코일유도트랙(71c, 72c) 한쪽에 마련된 제1 및 제2전극단자(71a, 72a)방향으로 살며시 가압하면서 밀어 굴림으로써 상부 및 하부코일(20, 30)의 인출선(21, 31)들이 코일유도트랙(71c, 72c) 한쪽의 제1 및 제2전극단자(71a, 72a)와 맞닿는 수평상태로 절곡된다.
이후에 상부 및 하부코일(20. 30)의 인출선(21, 31)끝단이 제1 및 제2전극단자(71a, 72a)를 벗어나지 않고 제1 및 제2전극단자(71a, 72a) 내에 위치하도록 적당하게 절단하고 이어서 납땜한다.
그런 다음 하우징(10)의 음향방출구(11)가 하방에 위치되게 작업테이블에 세팅한 후 일체형 전극부재(70)의 상면전극부재(71)를 상기 하우징(10) 내에 안착시키되 하우징(10)의 코일선 몰딩구(12)에 상면전극부재(71)의 제1전극단자(71a)가 위치되도록 안착됨과 동시에 일체형 전극부재(70)의 연결트랙(73)이 하우징(10)의 전극인출절개 홈(13)내에 위치되도록 삽입하여 가조립한다.
이후에 상부코일(20) 및 상부영구자석(50)위에 진동모듈로 조립된 광대역진동판(40)을 배치하되 상기 상부코일(20)과 광대역진동판(40) 중앙의 홀(43)이 동심을 이루도록 배치한 다음 일체형 전극부재(70)의 연결트랙(73) 양단부분을 각각 90ㅀ씩 구부리면서 광대역진동판(40)위에 하부코일(30) 및 하부영구자석(60)이 위치되게 가조립한다. 이때, 상부자기회로인 상부코일(20) 및 상부영구자석(50)과 하부자기회로인 하부코일(30) 및 하부영구자석(60)은 물론 그 중간에 개재된 진동모듈의 광대역진동판(40) 중심이 동심을 이로도록 배치되어야 한다.
이후에 하우징(10)을 프레스에 안착세팅하고 하우징(10)의 하단을 그 내측으로 90ㅀ절곡하여 성형함으로써 하우징(10) 내에 진동모듈과 함께 상부 및 하부자기회로가 장착되게 된다. 이로써 완제품의 광대역 고해상 전자기 스피커를 얻게 되고 필요에 따라서는 하우징(10)의 코일선 몰딩구(12)에 에폭시수지 등을 채워 넣어 상부코일(20)의 인출선(21)을 몰딩할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 적용되는 고음부진동판의 다른 실시 예들을 나타낸 도면이다. 여기서는, 고음부진동판(40a)의 홀(43)에서 방사상으로 절취함에 따라 다수의 진동날개(44)를 형성시킨 날개개방형의 진동판으로 마련되되, 날개개방형 진동판의 각각의 진동날개(44)마다 조정통공(45)이 천공된 것이다. 상기 조정통공(45)은 각각의 진동날개마다 마련하는 것으로만 나타내었으나 일부의 진동날개에만 선택적으로 형성할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 광대역 고해상 전자기 스피커에 다른 실시예의 날개개방형 진동판을 적용하면, 진동날개(44)들 사이의 틈새로 인하여 홀(43)의 면적이 증대되게 되므로 저음소멸영역이 고음영역으로 높아질 수밖에 없다. 이로 인하여, 얻고자하는 고음영역의 주파수에 따라 바디(41)중앙의 홀(43) 직경은 물론 진동날개(44)사이의 간격 및 조정통공(45) 또한 적절하게 조합하고 조절할 수 있다.
다시 말해서, 상기 홀(43)의 직경 및 진동날개(44)사이의 간격을 작게 할수록 저음소멸영역은 낮아지고, 홀(43)의 직경 및 진동날개(44) 사이의 간격을 크게 할수록 소멸되는 저음영역이 점점 높아져 고음영역으로 이동하게 되므로 더욱 고음만을 얻을 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 광대역 고해상 전자기 스피커의 주파수 응답특성과 종래 스피커의 주파수 응답특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따르는 광대역 고해상 스피커의 주파수 재생 특성은 종래 전자-형 스피커와는 비교할 수 없는 정도의 광대역 특성을 구현한다.
단일 스피커로서의 통상 종래 전자-형 스피커 특성이 약 200Hz부터 10KHz 대의 영역인데 반하여 진동판의 끝단을 지지하는 댐퍼부의 컴플라이언스와 연동되어 구동되는 저음부진동판은 그보다 매우 낮은 주파수의 저음을 재현하며, 스스로 저 주파수를 소멸 시키고 고주파수만을 재현하는 개방형 내지 날개형 고음부진동판은 자체의 질량이 매우 낮고 원호 운동을 하므로 초고주파수 영역까지 매우 확장된 고음영역을 빠른 속도로 디테일하게 재현하는 특징을 보인다. 그 결과 두 개의 진동판이 단일화된 광대역 진동판의 종합 특성은 단일 스피커임에도 불구하고 100Hz 이하의 주파수로부터 가청영역 한계 주파수인 20KHz 이상을 재현하는 초 광대역 재생을 구현하는 장점을 제공하되, 저음부진동판의 고음한계주파수와 고음부진동판의 저음한계주파수가 한 몸체에서 융합되어 자연스럽게 연계되므로 비동축에 따르는 손실과 왜곡이 극소화되고, 이에 따라 매우 맑으면서도 분리도가 뛰어난 고품질 음향을 재생하며, 물리적 및 음향적으로 분명히 분리된 각 영역의 주파수를 재생 하면서도 저음부와 고음부가 교차되는 크로스오버 영역에서의 특성 연동이 매끄럽게 이루어지는 부가 효과를 제공한다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있고, 또한 구동원리와 부품의 배열이 본 발명의 등가적 개념과 일치하는 한 일부의 설계적 변경 요소는 전부 본 발명에 포함된다 할 것이다.
10: 하우징 11: 음향방출구
12: 코일선 몰딩구 13: 전극인출절개 홈
20: 상부코일 21, 31: 인출선
30: 하부코일 40: 광대역진동판
40a: 고음부진동판 40b: 저음부진동판
41: 바디 42: 에지
43: 홀 44: 진동날개
45: 조정통공 50: 상부영구자석
60: 하부영구자석 70: 일체형 전극부재
71: 상면전극부재 72: 하면전극부제
73: 연결트랙 74: 외부전극단자부재
80: 양면접착패드 90: 댐퍼유닛
91: 상부댐퍼 92: 하부댐퍼
93: 상부하우징 94: 하부하우징

Claims (8)

  1. 상부코일; 이 상부코일의 하부에 대향하여 배치되는 하부코일; 상기 코일들 사이에 배치되는 진동판; 상기 코일들의 외측에 배치되는 하나 이상의 영구자석을 포함하며,
    상기 진동판은 중앙에 홀이 천공된 개방형의 고음부진동판으로 마련되고 상기 고음부진동판의 홀 내지 개방부의 외측을 덮는 돔형의 저음부진동판이 일체화된 광대역진동판으로 마련되는 것을 특징으로 하는 광대역 고해상 전자기 스피커.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고음부진동판은 자성체 재질로 마련되고 상기 저음부진동판은 비 내지 반자성체의 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 광대역 고해상 전자기 스피커.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고음부진동판은 홀의 내측주면에서 방사상으로 절취되어 다수의 진동날개가 형성된 날개개방형 진동판으로 마련되는 것을 특징으로 하는 광대역 고해상 전자기 스피커.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 고음부진동판의 진동날개에 조정통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 고해상 전자기 스피커.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광대역진동판은 댐퍼유닛을 통해 상부 및 하부영구자석에 의해 지지되어 설치되고,
    상기 댐퍼유닛은 고음부진동판의 외측주연 상면을 지지하는 상부댐퍼와, 고음부진동판의 외측주연 하면을 지지하는 하부댐퍼, 상기 상부 및 하부댐퍼를 감싸 고음부진동판과 함께 고정하기 위한 한 쌍의 상부 및 하부하우징으로 마련되는 것을 특징으로 하는 광대역 고해상 전자기 스피커.
  6. 상부코일; 이 상부코일의 하부에 대향하여 배치되는 하부코일; 상기 코일들 사이에 배치되는 진동판; 상기 코일들의 외측에 배치되는 하나 이상의 영구자석을 포함하는 광대역 고해상 전자기 스피커에 있어서,
    상기 상부 및 하부코일은 각각의 (+)단자 및 (-)단자끼리 병렬접속이 이루어지도록 상부코일의 상면에서 상부 및 하부코일의 한쪽측면을 거쳐 하부코일의 하면을 덮을 수 있는 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 된 일체형 전극부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 광대역 고해상 전자기 스피커.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 일체형 전극부재는 상부코일의 상면을 덮는 상면전극부재와, 하부코일의 하면을 덮는 하면전극부재와, 상기 상면 및 하면전극부재를 서로 연결하는 연결트랙 및 상기 연결트랙과 일직선을 이루도록 하면전극부재로부터 연장된 외부전극단자부재가 일체로 마련되는 것을 특징으로 하는 광대역 고해상 스피커.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 상면전극부재에는 상부코일 및 상부영구자석이 양면접착패드로 부착되고 하면전극부재에는 하부코일 및 하부영구자석이 양면접착패드로 부착되는 것을 특징으로 하는 광대역 고해상 스피커.
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