WO2011132870A2 - 스피커 - Google Patents

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WO2011132870A2
WO2011132870A2 PCT/KR2011/002428 KR2011002428W WO2011132870A2 WO 2011132870 A2 WO2011132870 A2 WO 2011132870A2 KR 2011002428 W KR2011002428 W KR 2011002428W WO 2011132870 A2 WO2011132870 A2 WO 2011132870A2
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WO
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speaker
magnetic
plate
magnetic gap
diaphragm
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PCT/KR2011/002428
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French (fr)
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WO2011132870A3 (ko
Inventor
김석주
허동철
Original Assignee
Kim Suk-Joo
Heo Dong-Chol
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Application filed by Kim Suk-Joo, Heo Dong-Chol filed Critical Kim Suk-Joo
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Publication of WO2011132870A3 publication Critical patent/WO2011132870A3/ko
Priority to US13/656,768 priority patent/US20130039529A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/025—Magnetic circuit

Definitions

  • the present invention relates to a speaker, and more particularly, to a speaker having excellent performance while having a significantly low height.
  • speakers are devices that convert electrical signals into sounds that we can hear. Speakers can be used alone, or as a component of an electronic device. In recent years, electronic devices have become smaller and lighter. Therefore, the speakers applied to electronic devices also need to be smaller, lighter and better performance.
  • 1 and 2 are cross-sectional views showing magnetic shield magnets (magnet) speaker according to the prior art. 1 and 2 are mainly used as speakers for PCs and full-range speakers for TVs.
  • the cone-shaped frame 17 and the magnetic shield cap 16 form an outer shape of the speaker.
  • a main magnet 1 serving as a source of magnetic flux and a yoke 5 providing a passage path for the magnetic flux generated from the main magnet 1 are provided inside the magnetic cap 16.
  • the yoke 5 consists of a top plate 3 and a bottom plate 2.
  • the top plate 3 has a ring shape in which the center portion is removed from the disc
  • the bottom plate 2 has a disc shape
  • the bottom plate has a pawl 4 that rises in a cylindrical shape from the bottom plate 2.
  • the magnetic flux generated by the main magnet 1 is induced by the yoke 5 and meets the discontinuity of the yoke 5, which is called a magnetic gap.
  • the gap between the pole 4 and the top plate 3 corresponds to a magnetic gap.
  • a ring-shaped magnetic shield magnet 15 is located at the bottom of the bottom plate 2.
  • the magnetic shield 15 is for preventing the magnetic field generated from the main magnet 1 from affecting the electronic components outside the speaker.
  • the magnetic shield cap 16 surrounds the outside of the main magnet 1 and the magnetic shield magnet 15 to effectively block the magnetic field generated from the main magnet 1 and the magnetic shield magnet 15.
  • the main magnet 1, the yoke 5, the magnetic shield magnet 15, the magnetic shield cap 16, and the magnetic gap constitute a magnetic circuit.
  • Magnetic circuits are devices that provide the magnetic flux necessary for speakers to convert electrical signals into sound.
  • a voice coil 7 is located in the magnetic gap.
  • the voice coil 7 is wound around a cylindrical bobbin 6, which is connected to a diaphragm 8 having a substantially cone shape. Therefore, when an electrical signal is applied to the voice coil 7, the voice coil 7 moves up and down by the law of Fleming, and this up and down movement is transmitted to the diaphragm 8 along the bobbin.
  • the diaphragm 8 performs the function of converting this movement into sound.
  • a damper 10 is provided to support the bobbin 6 and to control the vibration range of the diaphragm 8.
  • a lead wire 12 is connected to the voice coil 7 to apply an electrical signal.
  • the leadwire 12 is generally bonded along the surface of the diaphragm 8 and is connected to the terminal terminal 13 through a hole formed in the frame 17.
  • the edge portion 9 connects the outer edge of the diaphragm 8 with the frame 17 and performs a function of controlling the vibration range of the diaphragm 8.
  • a vibrometer refers to a device that converts an electrical signal into sound by moving in a magnetic field according to an input electrical signal.
  • the dust cap 11 is provided at the center of the diaphragm 8, which is to prevent foreign matter from entering the magnetic gap.
  • the speaker according to the prior art operates as follows.
  • an electrical signal is applied to the voice coil 7 via the terminal terminal 13 and the lead wire 12
  • the voice coil 7 located in the magnetic gap moves in a direction perpendicular to the magnetic field by the Fleming law.
  • This movement is transmitted to the diaphragm 8.
  • the motion transmitted to the diaphragm 8 vibrates the diaphragm 8, whereby the electrical signal is converted into sound.
  • the speaker of the prior art according to FIGS. 1 and 2 has the following problems.
  • the size of the main magnet constituting the magnetic circuit part was inevitably reduced.
  • the thickness of the magnet is reduced, the magnetic flux density of the magnetic gap is reduced, resulting in a problem that the sound pressure of the speaker is lowered.
  • 3 is a cross-sectional view showing a mid- and low-range speaker according to the prior art.
  • 3 is a speaker used for 60 Hz to 3 KHz of the audible frequency band.
  • the configuration of the speaker is similar to that of the speaker shown in Figs. 1 and 2 as a whole, but it is characterized in that it does not include a device for radioactive treatment.
  • the speaker illustrated in FIG. 3 is mainly used for a vehicle or a home, but has the following problems.
  • the speaker illustrated in FIG. 3 when the speaker illustrated in FIG. 3 is mounted in a vehicle, it is difficult to increase the volume of the magnet 31 due to the height of the speaker itself, and thus, the sound pressure is very low. That is, the speaker should be mounted in a limited space of the door trim of the vehicle.
  • the height of the speaker according to the prior art is determined to be the sum of the thicknesses of the magnetic circuit and the vibrometer. Therefore, in the speaker mounted on the vehicle, the size of the magnet in the magnetic circuit is inevitably reduced.
  • the weight of the voice coil will make it impossible to use a large voice coil. Therefore, not only it is difficult to produce a high output, but also the durability degradation by the voice coil with a small wire diameter arises.
  • the diameter of the bobbin is small, it is necessary to wind more voice coils, which increases the width of the voice coils to be wound. Therefore, a problem occurs that the voice coil contacts the bottom plate 36 during the vertical movement. Therefore, the height of the pole 37 connected to the bottom plate 36 is increased, and eventually there is a problem that the height of the entire speaker is increased.
  • 4 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a treble speaker according to the prior art. 4 is a speaker used for 2 KHz to 20 KHz in the audio frequency band. The speaker illustrated in FIG. 4 is mainly used for a vehicle, a home, or the like.
  • the frame 62 forms the appearance of the loudspeaker.
  • a yoke 55 is provided which provides a passage path for the magnetic flux generated by the magnet 51.
  • the yoke 55 includes a disc shaped top plate 54 and a bottom plate 52 having a cylindrical shape and having a bottom portion, and having a center of the bottom portion opened.
  • a ring-shaped magnet 51 is placed between the bottom plate 52 and the top plate 54.
  • a magnetic gap is formed between the bottom plate 52 and the top plate 54.
  • the magnet 51, the yoke 55 and the magnetic gap form a magnetic circuit.
  • a voice coil 56 is located in the magnetic gap.
  • the voice coil 56 is connected to a diaphragm 57.
  • this movement is transmitted to the diaphragm 57, and the diaphragm 57 vibrates, thereby converting the electrical signal into sound.
  • a lead wire 60 is connected to the voice coil 56 to apply an electrical signal.
  • the lead wire 60 is connected to the terminal terminal 61 to receive an electrical signal from the outside.
  • the high acoustic speaker illustrated in FIG. 4 is provided with a first sound absorbing agent 58 and a second sound absorbing material 59. Accordingly, high quality sound is provided by minimizing the diffraction of the back vibration sound of the diaphragm 57 and reflection wave and standing wave.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a treble speaker according to the prior art.
  • the frame 72 forms the outer shape of the speaker.
  • a yoke 83 is provided which provides a passage path for the magnetic flux generated by the magnet 71.
  • the yoke 83 is composed of a disk-shaped top plate 81 and a bottom plate 82 having a cylindrical shape in which a bottom surface is blocked.
  • a disk-shaped magnet 81 is placed between the bottom plate 82 and the top plate 81.
  • a magnetic gap is formed between the bottom plate 82 and the top plate 81.
  • the magnet 71, the yoke 83 and the magnetic gap form a magnetic circuit.
  • a voice coil 84 is located in the magnetic gap.
  • the voice coil 84 is wound around the bobbin 85, and the bobbin 85 is connected to a diaphragm 76 to transmit the up and down motion of the voice coil 84 to the diaphragm 76.
  • a first cover 77 having an injection plastic material, and serves as an equalizer for improving the characteristics of the audible frequency band.
  • a second cover 78 of a mesh material on the upper portion of the first cover 77, which serves to protect the internal elements such as the diaphragm 76.
  • the terminal terminal 79 is for supplying an electrical signal to the voice coil 84, and the terminal terminal 79 is supported by the fixing base 74.
  • the bottom plate 82 is fastened to the frame 72 by the magnetic circuit support 73.
  • the high-pitched loudspeaker shown in FIG. 5 is also difficult to be mounted on a vehicle due to its high height, and at the time of high power, the lower end of the diaphragm 76 is blocked, so that diffraction of the bottom vibrating sound of the diaphragm and reflected and standing wave problems occur. Therefore, it does not provide high sound quality, there is a problem that not only the production process is complicated due to many components, but also the production cost increases. On the other hand, as the heat generated from the voice coil 84 is not released, there is a problem that the speaker frequently causes a failure.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, it is an object of the present invention to provide a speaker with an improved acoustic characteristics while reducing the size of the speaker.
  • the vibrometer in forming a magnetic circuit, can be formed inside the magnetic circuit by forming the polarity of the magnet in the vertical direction and modifying the shape of the yoke that provides a passage path for the magnetic flux.
  • the speaker according to the present invention has the following effects.
  • the diameter of the bobbin is large, it is possible to wind the voice coil having a larger wire diameter, thereby increasing the input and output of the speaker.
  • the number of speaker parts can be reduced to simplify the assembly of the speaker, and the production cost can be reduced by automating the production.
  • FIG 1 and 2 are cross-sectional views showing magnetic shield magnets (magnet) speaker according to the prior art.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mid- and low-range speaker according to the prior art.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a treble speaker according to the prior art.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a treble speaker according to the prior art.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an embodiment of a magnetic circuit according to the present invention.
  • FIG. 7 is a sectional view showing a first embodiment of a speaker according to the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a second embodiment of a speaker according to the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a third embodiment of a speaker according to the present invention.
  • FIG. 10 is a sectional view showing a fourth embodiment of a speaker according to the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing sound pressure and frequency characteristics of the speaker according to FIG. 1 and the speaker according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a graph illustrating sound pressure and frequency characteristics of a 4 inch speaker according to the related art and a speaker according to a third embodiment of the present invention.
  • the speaker according to the present invention for achieving the above object comprises a magnetic circuit and a vibrometer, wherein the magnetic circuit has a ring shape, the lower surface portion of the ring has a first polarity, the upper surface portion and the first polarity A magnet having an opposite second polarity, a first plate coupled to a lower surface of the ring-shaped magnet, extending in a center direction of the ring, connected to the first plate, and protruding upward from the first plate A second magnetic gap providing portion and a second plate which is attached to an upper surface portion of the ring-shaped magnet and is connected to the second plate and the second plate extending in the center direction of the ring and protrudes downward from the second plate; It comprises a magnetic gap providing portion.
  • a magnetic circuit according to the present invention includes a magnet 101, a first plate 102, a second plate 104, a first magnetic gap providing unit 103, and a second magnetic gap providing unit 105. ) And magnetic gap 108.
  • the magnet 101 has a ring shape, where the ring shape includes not only a circular ring shape but also a rectangular and oval ring shape.
  • the bottom of the magnet 101 is attached to the first plate 102.
  • the first plate 102 not only supports the magnet 101 but also has a form extending further in the center direction of the ring.
  • the inner edge extending from the first plate 102 forms an upwardly projecting first magnetic gap providing portion 103.
  • the upper surface of the magnet 101 is bound to the second plate 104.
  • the second plate 104 not only covers the magnet 101, but also has a form extending further in the center direction of the ring.
  • the inner edge extending from the second plate 104 forms a downwardly protruding second magnetic gap providing portion 105.
  • the gap between the first magnetic gap provider 103 and the second magnetic gap provider 105 forms a magnetic gap 108.
  • the first plate 102, the second plate 104, the first magnetic gap providing unit 103 and the second magnetic gap providing unit 105 are formed by the magnetic flux generated by the magnet 101. It provides a path to pass, thus acting as a yoke.
  • FIG. 6 illustrates an embodiment in which an S pole is formed at an upper portion of the magnet 101 and an N pole is formed at the lower portion thereof, an N pole may be formed at an upper portion of the magnet 101 and an S pole may be formed at a lower portion thereof. It is self-evident.
  • the magnetic flux starting at the lower N pole of the magnet 101 is characterized by the first plate 102, the first magnetic gap providing part 103, the magnetic gap 108, and the second magnetic gap agent. Study 105, through the second plate 104, to the upper S pole. According to the flow of magnetic flux, the magnetic circuit of the speaker according to the present invention is constructed.
  • FIG. 7 is a sectional view showing a first embodiment of a speaker according to the present invention.
  • a magnetic circuit is constructed based on the characteristics of the magnetic circuit shown in FIG.
  • the magnetic circuit of the speaker according to the present embodiment includes a magnet 201, a first plate 202, a second plate 204, a first magnetic gap providing unit 203, and a second magnetic gap providing unit ( 205 and the magnetic gap 220.
  • the magnet 201 is formed with the N pole and the S pole in the vertical direction.
  • the magnet 201 has a ring shape, but preferably has an elliptic ring shape.
  • the first plate 202 is attached to the bottom surface of the magnet 201, and the second plate 204 is attached to the top surface of the magnet 201.
  • the first plate not only supports the magnet 201, but extends in the center direction of the ring.
  • the second plate not only covers the upper surface of the magnet 201, but extends in the center direction of the ring.
  • the first magnetic gap providing portion 203 protrudes upward from the extended portion of the first plate 202, and the second magnetic gap providing portion 205 protrudes downward from the extended portion of the second plate 204.
  • the first magnetic gap providing unit 203 and the second magnetic gap providing unit 205 form a gap by a predetermined distance from each other, thereby providing the magnetic gap 220.
  • first plate 202, the second plate 204, the first magnetic gap providing unit 203 and the second magnetic gap providing unit 205 provide a passage path for the magnetic flux generated in the magnet 201, the yoke ( yoke).
  • the upper portion of the second plate 204 is preferably provided with a stepped step from the outside of the ring to the inside, so that the diaphragm 209 can be easily attached without a separate jig.
  • the vibration system of the speaker includes a diaphragm 209, a bobbin 207, a voice coil 208, and an edge portion 210.
  • the voice coil 208 is wound around the bobbin 207, which is connected to the diaphragm 209.
  • the diaphragm 209 is cone shape which has a dome in a center part.
  • the central dome shape of the diaphragm 209 improves the frequency characteristics of the audio band and reduces the height of the diaphragm 209.
  • the outer diameter of the diaphragm 209 is preferably formed in an oval shape along the ring shape of the magnet 201.
  • the voice coil 208 is located in the magnetic gap 220 formed by the first magnetic gap provider 203 and the second magnetic gap provider 205.
  • the voice coil 208 has a winding width of approximately 2 mm and preferably consists of one winding layer.
  • the voice coil 208 is wound around the bobbin 207, and the bobbin 207 transfers the movement of the voice coil 208 to the diaphragm 209 according to the applied electric signal.
  • Bobbin 207 is preferably formed in an oval shape according to the ring shape of the magnet 201.
  • the bobbin 207 according to the present invention will have a significantly increased aperture compared to the bobbin according to the prior art.
  • the edge portion 210 is attached to the step of the second plate 204, and the edge portion 210 preferably has a wave shape.
  • the edge portion 210 connects the steps of the diaphragm 209 and the second plate 204 to smooth the vibration of the diaphragm 209 and to control the vibration range of the diaphragm 209. .
  • the speaker according to the present embodiment preferably includes a damper 211 for supporting the diaphragm 209 and controlling the vibration range of the diaphragm 209.
  • One end of the damper 211 is bound to the inner surface of the first magnetic gap providing part 203, and the other end is bound to the diaphragm 209.
  • a plurality of through holes are formed in the damper 211 to improve air permeability.
  • the lead wire 212 is connected to the voice coil 208 to transmit an external amplifier signal to the voice coil 208. It is preferable that a gasket 214 having elasticity is attached to the step of the second plate 204.
  • the diaphragm 209 vibrates smoothly. Rather, it is to prevent the occurrence of resonance sound with the electronics case.
  • the speaker according to the present embodiment may have a component for radioactive treatment.
  • the magnetic flux generated from the magnet 201 may be prevented from flowing out of the speaker by binding the magnetic shield magnet 215 to the lower surface of the first plate 202 and covering the magnetic shield cap 216.
  • the speaker according to the present invention since the height of the ring-shaped magnet (or the height of the magnetic circuit) determines the height of the speaker, provides a speaker that is significantly reduced in thickness compared to the prior art. That is, according to the speaker of the prior art, since the vibration system is formed above the magnetic circuit, the thickness of the speaker is the sum of the height of the magnetic circuit and the height of the vibration system. However, according to the present invention, since the vibrometer is surrounded by the magnetic circuit, the thickness of the speaker is determined by the height of the magnetic circuit. Therefore, the thickness of the speaker is reduced by the height of the vibration system.
  • the strength of the magnetic field of the magnetic circuit is dependent on the volume of the magnet
  • the speaker according to the present invention can maintain the volume while reducing the thickness of the magnet, since the magnet is made of the outer diameter of the speaker, reducing the height of the magnetic circuit It becomes possible.
  • the diameter of the bobbin on which the voice coil is wound increases, thereby providing a high sound pressure.
  • the yoke functions as a frame forming the outer shape of the speaker, since a separate frame is omitted, the size of the magnetic circuit can be increased accordingly.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a second embodiment of a speaker according to the present invention. This embodiment relates to a speaker to which the magnetic circuit shown in FIG. 6 is applied.
  • the magnetic circuit of the speaker according to the present embodiment includes a magnet 301, a first plate 302, a second plate 304, a first magnetic gap providing unit 303, and a second magnetic gap providing unit ( 305 and the magnetic gap 320.
  • the magnet 301 is formed with the N pole and the S pole in the vertical direction.
  • the magnet 301 has a ring shape, it may have a ring shape of circular, oval or square.
  • the first plate 302 is fastened to the bottom of the magnet 301
  • the second plate 304 is fastened to the upper surface of the magnet 301.
  • the first plate not only supports the magnet 301 but also extends in the center direction of the ring.
  • the second plate not only covers the upper surface portion of the magnet 301 but also extends in the center direction of the ring.
  • the first magnetic gap providing portion 303 protrudes upward from the extended portion of the first plate 302, and the second magnetic gap providing portion 305 protrudes downward from the extended portion of the second plate 304.
  • the first magnetic gap providing unit 303 and the second magnetic gap providing unit 305 form a gap by a predetermined distance from each other, thereby providing the magnetic gap 320.
  • first plate 302 the second plate 304, the first magnetic gap providing unit 303 and the second magnetic gap providing unit 305 provide a passage path for the magnetic flux generated in the magnet 301, the yoke ( yoke).
  • the first plate 302 has a groove 312 and a plurality of through holes 306.
  • the through hole 306 is for easily dissipating heat generated from the voice coil 308, the groove 312 is not in contact with the first plate 302 during the vertical movement according to the instantaneous output of the voice coil 308. This is to avoid.
  • Arrows 313 and 314 in the figure show passages of heat emitted from the voice coil 308.
  • the heat generated in the voice coil 308 is not only formed in the through hole 306 formed in the first plate 302 but also in the direction of the center of the speaker in the magnetic gap 320. Release is possible. As such, when heat is easily released, the durability of the speaker is improved.
  • the upper portion of the second plate 304 is preferably provided with a stepped step from the outside of the ring to the inside, so that the diaphragm 309 can be easily attached without a separate jig.
  • the vibration system of the speaker includes a diaphragm 309, a bobbin 307, a voice coil 308, and an edge portion 310.
  • the voice coil 308 is wound around the bobbin 307, which is connected to the diaphragm 309.
  • the diaphragm 309 preferably has a reverse dome shape.
  • the voice coil 308 is located in the magnetic gap 320 formed by the first magnetic gap provider 303 and the second magnetic gap provider 305.
  • the winding width of the voice coil 308 is preferably 3.2 mm, and the wire diameter is preferably 0.25 mm for durability.
  • f0 lowest reproduction limit frequency
  • the voice coil 308 is wound around the bobbin 307, and the bobbin 307 performs a function of transmitting the movement of the voice coil 308 to the diaphragm 309 according to the applied electric signal.
  • the bobbin 307 according to the present invention will have a significantly increased aperture compared to the bobbin according to the prior art.
  • the edge portion 310 is attached to the step of the second plate 304, and the edge portion 310 preferably has a wave shape.
  • the edge portion 310 connects the steps of the diaphragm 309 and the second plate 304 to smooth the vibration of the diaphragm 309 and to control the vibration range of the diaphragm 309. .
  • the speaker according to the present embodiment preferably includes a damper 311 for supporting the diaphragm 309 and controlling the vibration range of the diaphragm 309.
  • One end of the damper 311 is bound to the inner surface of the first magnetic gap providing part 303, and the other end is bound to the diaphragm 309.
  • the lead wire 312 is connected to the voice coil 308 to transmit an external amplifier signal to the voice coil 308.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a third embodiment of a speaker according to the present invention. This embodiment relates to a speaker to which the magnetic circuit shown in FIG. 6 is applied.
  • the speaker according to the present embodiment has a structure basically the same as that of the speaker according to the second embodiment.
  • the damper is not provided. This is because the loudspeaker according to the present embodiment is mainly used in the midrange band, and thus the vibration width of the diaphragm is not large for the band of 300 Hz or more.
  • the voice coil is a durable aluminum coil. Moreover, it is preferable to make the winding width of a voice coil into 2.5 mm, and to form in one winding layer.
  • FIG. 10 is a sectional view showing a fourth embodiment of a speaker according to the present invention. This embodiment relates to a speaker to which the magnetic circuit shown in FIG. 6 is applied.
  • the speaker according to the present embodiment has a structure basically the same as that of the speaker according to the second embodiment. However, unlike the speaker of the second embodiment, it has a through cap 507 and the bottom portion 508, the edge portion 506 has a rib shape (rib).
  • the edge part 506 is made into a lip shape, and it is for making a rough high pitched sound more natural.
  • the through cap 507 is preferably a metal material of the mesh form. It is also desirable to have a plurality of through-holes through which sound is emitted.
  • the bottom portion 508 is also preferably a metal material in the form of a mesh similar to the through cap 507. The bottom portion 508 provides high sound quality by minimizing diffraction, reflected waves, and standing waves of the bottom vibration sound of the diaphragm 505. In addition, the bottom portion 508 facilitates the emission of heat generated from the voice coil 503, thereby improving the durability of the speaker.
  • FIG. 11 is a graph showing sound pressure and frequency characteristics of the speaker according to FIG. 1 and the speaker according to the first embodiment of the present invention. This graph is based on a 1m distance, 1W output, and 2.83V applied to an 8 ⁇ speaker using an LSM measuring instrument and measuring microphone. As shown in FIG. 11, it can be seen that the sound pressure of the speaker according to the first embodiment of the present invention is 7 dB higher than that of the speaker of FIG. 1 according to the prior art.
  • FIG. 12 is a graph illustrating sound pressure and frequency characteristics of a 4 inch speaker according to the related art and a speaker according to a third embodiment of the present invention. This graph is based on a 1m distance, 1W output, and 2.83V applied to an 8 ⁇ speaker using an LSM measuring instrument and measuring microphone. As shown in FIG. 12, it can be seen that the sound pressure of the speaker according to the third embodiment of the present invention is 6 dB higher than that of the conventional 4 inch speaker.
  • the present invention can be used in a speaker for converting an electrical signal into a sound.

Abstract

본 발명은, 자기회로를 구성함에 있어서, 마그네트의 극성을 수직 방향으로 형성하고, 자속의 통과 경로를 제공하는 요크를 최적화 함으로써, 자기회로 안쪽으로 진동계가 형성되도록 하여, 스피커의 높이를 현저히 감소시킨다. 또한, 마그네트의 부피 및 보빈의 구경을 크게 함으로써, 음향 특성을 향상시킨 스피커를 제공한다.

Description

스피커
본 발명은 스피커에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 높이가 현저히 낮으면서도 우수한 성능을 가지는 스피커에 관한 것이다.
일반적으로, 스피커는 전기 신호를 우리가 들을 수 있는 소리로 변환해 주는 장치를 말한다. 스피커는 단독으로도 사용되나, 전자기기의 부품으로 사용되기도 한다. 최근에, 전자기기는 점점 더 작고 가벼워 지는 추세이다. 따라서, 전자기기에 적용되는 스피커 역시 더 작고 가벼우면서도 우수한 성능을 필요로 하게 되었다.
도 1 및 도 2 는 종래 기술에 따른 방자형 마그네트(magnet) 스피커를 나타낸 단면도이다. 도 1 및 도 2 에 따른 스피커는 주로 PC 용 스피커 및 TV 용 풀레인지 스피커로 사용되고 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 스피커는, 콘(cone) 형상의 프레임(17)과 방자캡(16)이 스피커의 외형을 형성한다. 방자캡(16) 내부로는 자속(magnetic flux)의 원천이 되는 메인 마그네트(1)와 메인 마그네트(1)로부터 발생된 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(yoke)(5)가 구비된다. 요크(5)는 탑플레이트(3)와 바텀플레이트(2)로 이루어진다. 탑플레이트(3)는 원판에서 중앙부가 제거된 링 형상을 가지며, 바텀플레이트(2)는 원판 형상을 가지며, 바텀플레이트는 바텀플레이트(2)로부터 원기둥 형상으로 솟아오른 폴(4)을 구비한다.
메인 마그네트(1)에 의해 발생한 자속이 요크(5)에 의해 유도되다가 요크(5)의 불연속점을 만나게 되는데 이를 자기 갭(magnetic gap)이라고 한다. 도 1 에서, 폴(4)과 탑플레이트(3) 사이의 간극(gap)이 자기 갭에 해당한다.
한편, 바텀플레이트(2) 저면부에는 링 형상의 방자 마그네트(15)가 위치한다. 방자 마그네트(15)는 메인 마그네트(1)로부터 발생한 자기장이 스피커 외부의 전자부품에 영향을 주지 않도록 하기 위한 것이다. 또한, 메인 마그네트(1) 및 방자 마그네트(15)로부터 발생하는 자기장을 효과적으로 차단하기 위해 방자 캡(16)이 메인 마그네트(1) 및 방자 마그네트(15) 외부를 감싸고 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 메인 마그네트(1), 요크(5), 방자 마그네트(15), 방자 캡(16) 및 자기 갭이 자기회로를 구성한다. 자기회로란 스피커가 전기신호를 소리로 변환하기 위해 필요한 자속을 제공하는 장치를 말한다.
한편, 자기 갭에는 보이스 코일(voice coil)(7)이 위치한다. 보이스 코일(7)은 원통 형상의 보빈(6)에 권선되어 있고, 보빈(6)은 대략 콘 형상을 가지는 다이어프램(diaphragm)(8)에 연결된다. 따라서, 보이스 코일(7)에 전기 신호가 인가되면, 플레밍의 법칙에 의해 보이스 코일(7)이 상하운동을 하게 되고, 이러한 상하운동은 보빈을 따라 다이어프램(8)에 전달된다. 다이어프램(8)은 이러한 운동을 소리로 변환하는 기능을 수행한다. 보빈(6)을 지지하고, 다이어프램(8)의 진동 범위를 제어하기 위해 댐퍼(10)가 구비된다.
리드 와이어(lead wire)(12)는 보이스 코일(7)에 연결되어 전기 신호를 인가한다. 리드와이어(12)는 일반적으로 다이어프램(8)의 표면을 따라 접착되어 있으며, 프레임(17)에 형성된 홀(hole)을 통과하여 터미널 단자(13)에 연결된다. 에지부(9)는 다이어프램(8)의 외측 가장자리를 프레임(17)과 연결하며, 다이어프램(8)의 진동범위를 제어하는 기능을 수행한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 다이어프램(8), 보이스코일(7), 보빈(6)이 진동계(22)를 형성한다. 진동계란 입력받은 전기신호에 따라 자기장 내에서 운동함으로써, 전기신호를 소리로 변환하는 장치를 말한다.
한편, 다이어프램(8)의 중심에는 더스트캡(11)이 구비되는데, 이는 자기 갭으로 이물질이 들어가는 것을 막기 위함이다.
종래 기술에 의한 스피커는 다음과 같이 동작한다. 터미널 단자(13) 및 리드 와이어(12)를 통해 보이스 코일(7)에 전기 신호가 인가되면, 자기 갭(magnetic gap) 안에 위치한 보이스 코일(7)이 플레밍 법칙에 의해 자기장과 수직한 방향으로 운동을 하고, 이러한 운동이 다이어프램(8)에 전달된다. 다이어프램(8)에 전달된 운동은 다이어프램(8)을 진동시킴으로써, 전기 신호가 소리로 변환된다.
도 1 및 도 2 에 따른 종래기술의 스피커에는 다음과 같은 문제점들이 있다. 먼저, 종래 기술에 따른 스피커는 자기회로(21)와 진동계(22)가 수직으로 층을 이루고 있으므로, 스피커의 전체 높이가 높아지는 문제점 있었다. 즉, 스피커의 전체 높이는 자기회로의 두께와 진동계의 두께를 더한 값으로 결정되었다.
도 1 및 도 2 에 도시된 스피커는 주로 PC 스피커 또는 LCD TV 에 사용되는데, 최근 점점 더 TV 의 두께가 얇아지고 있는 추세에도 불구하고, 스피커의 높이가 높아서 더이상 TV 의 두께를 줄이지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 다이어프램 외형 구조와 방자 처리 때문에 결국 자기회로부를 구성하는 메인 마그네트의 크기를 줄일 수 밖에 없었다. 그러나, 마그네트의 두께를 줄이게 되면, 자기 갭의 자속밀도(magnetic flux density)가 줄어들게 됨으로써, 결국 스피커의 음압이 낮아지는 문제점이 발생하였다.
나아가, 많은 부품들로 인해 제조 비용원가가 높아지는 문제점이 있었다.
도 3 은 종래 기술에 따른 중·저음용 스피커를 나타낸 단면도이다. 도 3 에 도시된 스피커는 가청 주파수 대역 중 60 Hz ~ 3 KHz 에 사용되는 스피커이다. 스피커의 구성은 전체적으로 도 1 및 도 2 에 도시한 스피커와 유사하나, 방자처리를 위한 장치를 구비하지 않는다는 특징이 있다. 도 3 에 도시된 스피커는 주로, 차량용이나, 가정용 등으로 많이 사용되는데, 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 도 3 에 도시된 스피커를 차량에 장착한 경우, 스피커 자체의 높이 때문에 마그네트(31)의 부피를 키우기 어려우므로, 음압이 매우 낮은 문제점이 있다. 즉, 차량의 도어트림의 한정된 공간에 스피커를 장착하여야 하는데, 종래 기술에 따른 스피커의 높이는 자기회로와 진동계의 두께를 합한 것으로 결정된다. 따라서, 차량에 장착되는 스피커에 있어서는 자기회로 중 마그네트의 크기를 줄일 수 밖에 없다.
마그네트의 크기를 줄이면, 보이스 코일의 무게 때문에 선경이 큰 보이스코일을 사용할 수 없게 된다. 따라서, 고출력을 내기가 어려울 뿐 아니라 선경이 작은 보이스 코일에 따른 내구성 저하를 발생시킨다. 또한, 보빈의 구경이 작으므로, 보이스 코일을 보다 많이 권선해야 하고, 이로 인해 권선되는 보이스 코일의 폭이 증가하게 된다. 따라서, 보이스 코일이 상하운동시에 바텀플레이트(36)과 접촉하는 문제점이 발생한다. 따라서, 바텀 플레이트(36)에 연결된 폴(37)의 높이가 높아지게 되고, 결국에는 스피커 전체의 높이가 높아지는 문제점이 있다.
한편, 권선된 보이스 코일의 폭이 증가함에 따라, 권선된 보이스 코일 중 많은 부분이 자기 갭의 중심으로부터 벗어난 상태가 되므로, 주파수 대역의 손실이 발생하고, 결국 f0(최저 재생 한계 주파수)가 높아지는 문제점이 있다.
나아가, 프레임(33), 더스트캡(34), 가스캣(38)등의 부품이 필요하므로, 생산 과정이 복잡할 뿐 아니라, 생산 원가를 높이는 문제점이 있다.
도 4 는 종래 기술에 따른 고음용 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 4 에 도시된 스피커는 가청 주파수 대역 중 2 KHz ~ 20 KHz 에 사용되는 스피커이다. 도 4 에 도시된 스피커는 주로, 차량용이나, 가정용 등으로 많이 사용된다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 고음용 스피커는, 프레임(62)이 스피커의 외형을 형성한다. 프레임(62) 안쪽으로는 마그네트(51)에 의해 발생한 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(yoke)(55)가 구비된다. 요크(55)는 원반 형상의 탑플레이트(top plate)(54)와, 원통형의 형상을 가지되, 저면부를 가지며, 저면부의 중심이 개통되어 있는 바텀플레이트(bottom plate)(52)로 이루어진다. 바텀 플레이트(52)와 탑 플레이트(54)의 사이에는 링 형상의 마그네트(51)가 놓인다. 한편, 바텀 플레이트(52)와 탑 플레이트(54)의 사이에 자기 갭이 형성된다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 마그네트(51), 요크(55) 및 자기 갭이 자기회로를 형성한다.
한편, 자기 갭에는 보이스 코일(voice coil)(56)이 위치한다. 보이스 코일(56)은 다이어프램(diaphragm)(57)에 연결되어 있다. 보이스 코일(56)에 인가된 전기 신호에 따라 보이스 코일(56)이 상하 운동을 하면, 이러한 운동은 다이어프램(57)에 전달되고, 다이어프램(57)이 진동함으로써, 전기신호가 소리로 변환된다.
리드 와이어(lead wire)(60)는 보이스 코일(56)에 연결되어 전기 신호를 인가한다. 리드 와이어(lead wire)(60)는 터미널 단자(61)에 연결되어 외부로부터 전기 신호를 입력받는다.
도 4 에 도시된 고음용 스피커에는 제 1 흡음제(58)와 제 2 흡음재(59)가 구비된다. 따라서, 다이어프램(57)의 후면 진동음의 회절과 반사파(reflection wave) 및 정재파(standing wave)를 최소화함으로써, 고음질을 제공한다.
그러나, 스피커 전체의 높이가 높아짐에 따라, 장착을 위한 공간을 많이 차지하는 문제점이 있다. 또한, 보이스 코일(56)에서 발생하는 열이 방출되지 못함에 따라, 스피커가 빈번한 고장을 일으키는 문제점이 있다.
도 5 는 종래 기술에 따른 고음용 스피커의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 5 에 도시된 고음용 스피커는, 프레임(72)이 스피커의 외형을 형성한다. 프레임(72) 안쪽으로는 마그네트(71)에 의해 발생한 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(yoke)(83)가 구비된다. 요크(83)는 원반 형상의 탑플레이트(top plate)(81)와, 저면부가 막혀있는 원통형의 형상을 가지는 바텀플레이트(bottom plate)(82)로 이루어진다. 바텀 플레이트(82)와 탑 플레이트(81)의 사이에는 원반 형상의 마그네트(81)가 놓인다. 한편, 바텀 플레이트(82)와 탑 플레이트(81)의 사이에 자기 갭이 형성된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 마그네트(71), 요크(83) 및 자기 갭이 자기회로를 형성한다.
한편, 자기 갭에는 보이스 코일(voice coil)(84)이 위치한다. 보이스 코일(84)은 보빈(85)에 권선되며, 보빈(85)은 보이스 코일(84)의 상하운동을 다이어프램(diaphragm)(76)에 전달하기 위해 다이어프램(diaphragm)(76)에 연결된다. 다이어프램(76)의 위쪽에는 사출 플라스틱 재질을 가지는 제 1 덮개(77)가 있으며, 가청 주파수 대역의 특성을 향상시키기 위한 이퀄라이저(equalizer) 역할을 한다. 한편, 제 1 덮개(77) 위쪽에는 망사 재질의 제 2 덮개(78)가 있으며, 이는 다이어프램(76)등 내부 소자들을 보호하는 역할을 한다.
터미널 단자(79)는 보이스 코일(84)에 전기 신호를 공급하기 위한 것이고, 터미널 단자(79)는 고정대(74)에 의해 지지된다. 한편, 바텀 플레이트(82)는 자기회로 지지대(73)에 의해 프레임(72)에 결착된다.
도 5 에 도시된 고음용 스피커 또한 높이가 높아 차량 등에 장착하는데 어려움이 있고, 고출력시에는 다이어프램(76)의 하단부가 막혀있으므로 다이어프램의 저면 진동음의 회절과 반사파 및 정재파 문제가 발생한다. 따라서, 고음질을 제공하지 못하며, 많은 부품으로 인해 생산과정이 복잡해질 뿐 아니라, 생산 원가가 높아지는 문제점이 있다. 한편, 보이스 코일(84)에서 발생하는 열이 방출되지 못함에 따라, 스피커가 빈번한 고장을 일으키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스피커의 크기는 축소시키면서도 음향 특성은 더욱 향상된 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 자기회로를 구성함에 있어서, 마그네트의 극성을 수직 방향으로 형성하고, 자속의 통과 경로를 제공하는 요크의 형상을 변형함으로써, 진동계를 자기회로의 내측에 형성할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 스피커는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 자기력을 증대시켜 높은 출력 음압을 제공할 수 있다.
둘째, 스피커의 높이를 최대한 줄임으로써, 스피커를 장착한 전자기기의 크기를 줄일 수 있다.
셋째, 보빈의 구경이 커서 보다 굵은 선경을 가지는 보이스 코일을 권선할 수 있게 되므로, 스피커의 입력 및 출력을 증가시킬 수 있다.
넷째, 스피커 부품의 수가 감소되어 스피커의 조립 작업을 단순화 할 수 있고, 생산을 자동화하여 생산 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 보이스 코일 에서 발생하는 열이 바로 방출될 수 있으므로, 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2 는 종래 기술에 따른 방자형 마그네트(magnet) 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 3 은 종래 기술에 따른 중·저음용 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 4 는 종래 기술에 따른 고음용 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5 는 종래 기술에 따른 고음용 스피커의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 자기회로를 나타낸 일실시예 단면도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 스피커의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 스피커의 제 3 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10 은 본 발명에 따른 스피커의 제 4 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 11 은 도 1 에 따른 스피커와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 음압과 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12 는 종래 기술에 따른 4 인치 스피커와 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스피커의 음압과 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스피커는 자기회로와 진동계를 포함하여 이루어지되, 상기 자기회로는, 링 형상을 가지며, 상기 링의 하면부는 제 1 극성을 가지고, 상면부는 상기 제 1 극성과 반대되는 제 2 극성을 가지는 마그네트와, 상기 링 형상 마그네트의 하면부에 결착되고, 상기 링의 중심 방향으로 연장되는 제 1 플레이트와, 상기 제 1 플레이트와 연결되고, 상기 제 1 플레이트로부터 상향 돌출된 제 1 자기 갭 제공부와, 상기 링 형상의 마그네트의 상면부에 결착되고, 상기 링의 중심 방향으로 연장되는 제 2 플레이트 및 상기 제 2 플레이트와 연결되고, 상기 제 2 플레이트로부터 하향 돌출된 제 2 자기 갭 제공부를 포함하여 이루어진다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 6 은 본 발명에 따른 자기회로를 나타낸 일실시예 단면도이다. 도 6 을 참조하면, 본 발명에 따른 자기회로는 마그네트(101), 제 1 플레이트(102), 제 2 플레이트(104), 제 1 자기 갭 제공부(103), 제 2 자기 갭 제공부(105) 및 자기 갭(108)을 포함하여 이루어진다.
마그네트(101)은 링 형상을 가지는데, 여기서 링 형상이란 원형의 링 형상 뿐 아니라 사각형 및 타원형의 링 형상을 포함한다. 마그네트(101)의 저면은 제 1 플레이트(102)에 결착된다. 제 1 플레이트(102)는 마그네트(101)를 지지할 뿐 아니라 링의 중심 방향으로 더 연장된 형태를 가진다. 또한, 제 1 플레이트(102)로부터 연장된 내측 가장자리는 상향 돌출된 제 1 자기 갭 제공부(103)을 형성한다. 한편, 마그네트(101)의 상면은 제 2 플레이트(104)에 결착된다. 제 2 플레이트(104)는 마그네트(101)를 덮고 있을 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 더 연장된 형태를 가진다. 또한, 제 2 플레이트(104)로부터 연장된 내측 가장자리는 하향 돌출된 제 2 자기 갭 제공부(105)를 형성한다.
제 1 자기 갭 제공부(103)와 제 2 자기 갭 제공부(105) 사이의 간극은 자기 갭(108)을 형성한다.
본 발명의 자기회로에 있어서, 제 1 플레이트(102), 제 2 플레이트(104), 제 1 자기 갭 제공부(103) 및 제 2 자기 갭 제공부(105)는 마그네트(101)에서 발생한 자속의 통과 경로를 제공하므로, 요크(yoke)의 역할을 수행한다.
도 6 에는 마그네트(101)의 상부에 S 극이 형성되고, 하부에 N 극이 형성되는 실시예를 도시하였으나, 마그네트(101)의 상부에 N 극이 형성되고, 하부에 S 극이 형성될 수 있음은 자명하다.
도 6 에 도시된 실시예에 따르면, 마그네트(101)의 하부 N 극에서 시작된 자속은 제 1 플레이트(102), 제 1 자기 갭 제공부(103), 자기 갭(108), 제 2 자기 갭 제공부(105), 제 2 플레이트(104)를 거쳐 상부 S 극으로 향한다. 이와 같은 자속의 흐름에 따라 본 발명에 따른 스피커의 자기회로가 구성된다.
도 7 은 본 발명에 따른 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예에는 도 6 에 도시된 자기회로의 특징을 기초로 자기회로를 구성하였다.
본 실시예에 따른 스피커의 자기회로는 마그네트(201)와, 제 1 플레이트(202)와, 제 2 플레이트(204)와, 제 1 자기 갭 제공부(203)와, 제 2 자기 갭 제공부(205)와, 자기 갭(220)을 포함하여 이루어진다.
마그네트(201)는 수직 방향으로 N 극과 S 극이 형성된다. 한편, 마그네트(201)는 링 형상을 가지는데, 타원의 링 형상을 가지는 것이 바람직하다. 제 1 플레이트(202)는 마그네트(201)의 저면부에 결착되며, 제 2 플레이트(204)는 마그네트(201)의 상면부에 결착된다. 제 1 플레이트는 마그네트(201)를 지지할 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 연장된다. 한편, 제 2 플레이트는 마그네트(201)의 상면부를 덮을 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 연장된다.
제 1 자기 갭 제공부(203)는 제 1 플레이트(202)의 연장된 부분에서 상향 돌출되며, 제 2 자기 갭 제공부(205)는 제 2 플레이트(204)의 연장된 부분에서 하향 돌출된다. 제 1 자기 갭 제공부(203)와 제 2 자기 갭 제공부(205)는 서로 일정 거리만큼 간극을 형성함으로써, 자기 갭(220)을 제공한다.
제 1 플레이트(202), 제 2 플레이트(204), 제 1 자기 갭 제공부(203) 및 제 2 자기 갭 제공부(205)는 마그네트(201)에서 발생한 자속의 통과 경로를 제공하므로, 요크(yoke)의 역할을 수행한다.
제 2 플레이트(204)의 상부는 링의 외측에서 내측으로 계단 형상의 단턱을 구비함으로써, 별도의 지그(jig)없이도 다이어프램(209)을 쉽게 결착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 스피커의 진동계는 다이어프램(209)과 보빈(207)과 보이스 코일(208) 및 에지부(210)를 포함하여 이루어진다. 보이스 코일(208)은 보빈(207)에 권선되며, 보빈(207)은 다이어프램(209)에 연결된다. 다이어프램(209)은 중앙부에 돔을 가지는 콘 형상인 것이 바람직하다. 다이어프램(209)의 중앙부 돔 형상은 가청대역의 주파수 특성을 좋게 하고, 다이어프램(209)의 높이를 줄이기 위한 것이다. 한편, 다이어프램(209)의 외경은 마그네트(201)의 링 모양을 따라 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
보이스 코일(208)은 제 1 자기 갭 제공부(203) 및 제 2 자기 갭 제공부(205)에 의해 형성된 자기 갭(220)에 위치한다. 보이스 코일(208)은 대략 2mm 의 권폭을 가지며, 하나의 권층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
보빈(207)에는 보이스 코일(208)이 권선되며, 보빈(207)은 인가된 전기신호에 따른 보이스 코일(208)의 운동을 다이어프램(209)에 전달하는 기능을 수행한다. 보빈(207)은 마그네트(201)의 링 모양에 따라 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 따른 보빈(207)은 종래 기술에 따른 보빈에 비해 현저히 증가한 구경을 가지게 된다.
제 2 플레이트(204) 단턱에는 에지부(210)가 결착되며, 에지부(210)은 웨이브 형상을 가지는 것이 바람직하다. 에지부(210)는 다이어프램(209)과 제 2 플레이트(204)의 단턱을 연결하여, 다이어프램(209)의 진동을 원활하게 할 뿐 아니라, 다이어프램(209)의 진동범위를 제어하는 기능을 수행한다.
본 실시예에 따른 스피커는 다이어프램(209)를 지지하고, 다이어프램(209)의 진동범위를 제어하기 위해 댐퍼(211)를 구비하는 것이 바람직하다. 댐퍼(211)의 일단은 제 1 자기 갭 제공부(203)의 내측면에 결착되며, 타단은 다이어프램(209)에 결착된다. 또한, 바람직하게는, 통기성을 제고하기 위해 댐퍼(211)에는 다수의 통공이 형성된다.
리드와이어(212)는 보이스 코일(208)에 연결되어, 외부의 앰프 신호를 보이스 코일(208)에 전달한다. 제 2 플레이트(204) 단턱에는 탄성을 가지는 가스캣(214)이 결착되는 것이 바람직한데, 이는 실시예에 따른 스피커가 다른 전자제품의 내부에 장착될 경우, 다이어프램(209)이 원활하게 진동할 뿐 아니라, 전자제품 케이스와 공진음이 발생하는 것을 막기 위함이다.
부가적으로, 본 실시예에 따른 스피커는 방자처리를 위한 구성요소를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 플레이트(202) 하면부에 방자 마그네트(215)를 결착하고, 방자캡(216)을 씌움으로써 마그네트(201)로부터 발생된 자속이 스피커 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 스피커는, 링 형상의 마그네트의 높이(또는 자기회로의 높이)가 스피커의 높이를 결정하게 되므로, 종래 기술에 비해 두께가 현저히 줄어든 스피커를 제공한다. 즉, 종래 기술의 스피커에 따르면, 자기회로 위쪽에 진동계가 형성되므로, 스피커의 두께는 자기회로의 높이와 진동계의 높이를 합한 것이 된다. 그러나, 본 발명에 따르면, 진동계는 자기회로에 둘러싸여 있게 되므로, 자기회로의 높이로 스피커의 두께가 결정된다. 따라서, 진동계의 높이만큼 스피커의 두께가 줄어들게 된다. 나아가, 자기회로의 자기장의 세기는 마그네트의 부피에 의존하는데, 본 발명에 따른 스피커는 마그네트가 스피커의 외경을 이루게 되므로, 마그네트의 두께를 줄이면서도 부피를 유지할 수 있게 되어, 자기회로의 높이마저 줄일 수 있게 된다.
또한, 링 형상 마그네트의 외경이 커짐에 따라, 보이스 코일이 권선되는 보빈의 구경 또한 커지게 됨으로써, 높은 음압을 제공할 수 있다. 나아가, 또한, 요크가 스피커의 외형을 형성하는 프레임의 기능을 하게 됨에 따라, 별도의 프레임이 생략되므로, 그만큼 자기회로의 크기를 크게 할 수 있게 된다.
도 8 은 본 발명에 따른 스피커의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 도 6 에 도시된 자기회로를 적용한 스피커에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 스피커의 자기회로는 마그네트(301)와, 제 1 플레이트(302)와, 제 2 플레이트(304)와, 제 1 자기 갭 제공부(303)와, 제 2 자기 갭 제공부(305)와, 자기 갭(320)을 포함하여 이루어진다.
마그네트(301)는 수직 방향으로 N 극과 S 극이 형성된다. 한편, 마그네트(301)는 링 형상을 가지는데, 원형, 타원형 혹은 사각의 링 형상을 가질 수 있다. 제 1 플레이트(302)는 마그네트(301)의 저면부에 결착되며, 제 2 플레이트(304)는 마그네트(301)의 상면부에 결착된다. 제 1 플레이트는 마그네트(301)를 지지할 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 연장된다. 한편, 제 2 플레이트는 마그네트(301)의 상면부를 덮을 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 연장된다.
제 1 자기 갭 제공부(303)는 제 1 플레이트(302)의 연장된 부분에서 상향 돌출되며, 제 2 자기 갭 제공부(305)는 제 2 플레이트(304)의 연장된 부분에서 하향 돌출된다. 제 1 자기 갭 제공부(303)와 제 2 자기 갭 제공부(305)는 서로 일정 거리만큼 간극을 형성함으로써, 자기 갭(320)을 제공한다.
제 1 플레이트(302), 제 2 플레이트(304), 제 1 자기 갭 제공부(303) 및 제 2 자기 갭 제공부(305)는 마그네트(301)에서 발생한 자속의 통과 경로를 제공하므로, 요크(yoke)의 역할을 수행한다.
바람직하게, 제 1 플레이트(302)는 홈(312)과 다수의 통공홀(306)을 가진다. 통공홀(306)은 보이스 코일(308)에서 발생하는 열을 용이하게 방출하기 위한 것이며, 홈(312)은 보이스코일(308)의 순간출력에 따른 상하운동시 제 1 플레이트(302)와 접촉하지 않도록 하기 위한 것이다. 도면의 화살표(313, 314)는 보이스 코일(308)에서 발생하는 열의 방출되는 통로를 나타낸 것이다. 화살표(313, 314)에 의해 나타낸 바와 같이, 보이스 코일(308)에서 발생하는 열은 제 1 플레이트(302)에 형성된 통공홀(306) 뿐 아니라 자기 갭(320)에서 스피커의 중심 방향으로도 열 방출이 가능하다. 이와 같이, 열이 용이하게 방출되면, 스피커의 내구성이 향상된다.
제 2 플레이트(304)의 상부는 링의 외측에서 내측으로 계단 형상의 단턱을 구비함으로써, 별도의 지그(jig)없이도 다이어프램(309)을 쉽게 결착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 스피커의 진동계는 다이어프램(309)과 보빈(307)과 보이스 코일(308) 및 에지부(310)를 포함하여 이루어진다. 보이스 코일(308)은 보빈(307)에 권선되며, 보빈(307)은 다이어프램(309)에 연결된다. 다이어프램(309)은 역돔 형상을 가지는 것이 바람직하다.
보이스 코일(308)은 제 1 자기 갭 제공부(303) 및 제 2 자기 갭 제공부(305)에 의해 형성된 자기 갭(320)에 위치한다. 보이스 코일(308)의 권폭은 3.2mm 로 하고, 선경은 내구성을 위해 Ø 0.25 로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 보이스 코일(308)이 저출력 뿐만 아니라 고출력시에도 항상 자기회로 내에 존재하게 되므로, f0(최저 재생 한계 주파수)가 낮아져 저주파수 대역의 특성이 향상된다.
보빈(307)에는 보이스 코일(308)이 권선되며, 보빈(307)은 인가된 전기신호에 따른 보이스 코일(308)의 운동을 다이어프램(309)에 전달하는 기능을 수행한다. 한편, 본 발명에 따른 보빈(307)은 종래 기술에 따른 보빈에 비해 현저히 증가한 구경을 가지게 된다.
제 2 플레이트(304) 단턱에는 에지부(310)가 결착되며, 에지부(310)는 웨이브 형상을 가지는 것이 바람직하다. 에지부(310)는 다이어프램(309)과 제 2 플레이트(304)의 단턱을 연결하여, 다이어프램(309)의 진동을 원활하게 할 뿐 아니라, 다이어프램(309)의 진동범위를 제어하는 기능을 수행한다.
본 실시예에 따른 스피커는, 다이어프램(309)를 지지하고, 다이어프램(309)의 진동범위를 제어하기 위해 댐퍼(311)를 구비하는 것이 바람직하다. 댐퍼(311)의 일단은 제 1 자기 갭 제공부(303)의 내측면에 결착되며, 타단은 다이어프램(309)에 결착된다. 리드와이어(312)는 보이스 코일(308)에 연결되어, 외부의 앰프 신호를 보이스 코일(308)에 전달한다.
도 9 는 본 발명에 따른 스피커의 제 3 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 도 6 에 도시된 자기회로를 적용한 스피커에 관한 것이다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스피커는, 제 2 실시예에 따른 스피커와 기본적으로 동일한 구조를 가진다. 다만, 제 2 실시예의 스피커와는 달리, 댐퍼를 구비하지 않는다는 것이 특징이다. 이는 본 실시예에 따른 스피커는 주로 중음 대역에서 사용되므로, 300 Hz 이상 대역에 대해서는 다이어프램의 진동폭이 크지 않기 때문이다.
본 실시예에 있어서, 보이스코일은 내구성이 좋은 알루미늄 코일을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 보이스 코일의 권폭은 2.5mm 로 하고, 하나의 권층으로 형성하는 것이 바람직하다.
도 10 은 본 발명에 따른 스피커의 제 4 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 도 6 에 도시된 자기회로를 적용한 스피커에 관한 것이다.
도 10 에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스피커는, 제 2 실시예에 따른 스피커와 기본적으로 동일한 구조를 가진다. 다만, 제 2 실시예의 스피커와는 달리, 통공캡(507)과 저면부(508)를 가지며, 에지부(506)가 립(rib) 형상을 가진다.
본 스피커는 고음에 보다 적합하므로, 에지부(506)를 립 형상으로 함으로써, 거친 고음을 보다 자연스럽게 하기 위한 것이다. 또한, 통공캡(507)은 망사 형태의 금속 자재인 것이 바람직하다. 또한, 소리가 방출되는 다수의 통공 방출구를 가지는 것이 바람직하다. 저면부(508) 또한 통공캡(507)과 유사하게 망사 형태의 금속 자재인 것이 바람직하다. 저면부(508)는 다이어프램(505)의 저면 진동음의 회절, 반사파 및 정재파를 최소화함으로써 고음질을 제공하게 된다. 또한, 저면부(508)는 보이스코일(503)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 함으로써, 스피커의 내구성을 향상시키는 역할을 한다.
도 11 은 도 1 에 따른 스피커와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 음압과 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 본 그래프는 LSM 측정장비 및 측정 마이크를 이용하여, 8Ω 스피커에 대해 1m 거리, 1W 출력, 2.83V 를 인가하였을 때를 기준으로 한 것이다. 도 11 에 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따른 도 1 의 스피커에 비해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 음압이 7dB 더 높다는 것을 알 수 있다.
도 12 는 종래 기술에 따른 4 인치 스피커와 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스피커의 음압과 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 본 그래프는 LSM 측정장비 및 측정 마이크를 이용하여, 8Ω 스피커에 대해 1m 거리, 1W 출력, 2.83V 를 인가하였을 때를 기준으로 한 것이다. 도 12 에 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따른 4 인치 스피커에 비해 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스피커의 음압이 6dB 더 높다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 전기신호를 소리로 변환하는 스피커에 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 자기회로와 진동계를 포함하여 이루어지되,
    상기 자기회로는,
    링 형상을 가지며, 상기 링의 하면부는 제 1 극성을 가지고, 상면부는 상기 제 1 극성과 반대되는 제 2 극성을 가지는 마그네트;
    상기 링 형상 마그네트의 하면부에 결착되고, 상기 링의 중심 방향으로 연장되는 제 1 플레이트;
    상기 제 1 플레이트와 연결되고, 상기 제 1 플레이트로부터 상향 돌출된 제 1 자기 갭 제공부;
    상기 링 형상의 마그네트의 상면부에 결착되고, 상기 링의 중심 방향으로 연장되는 제 2 플레이트; 및
    상기 제 2 플레이트와 연결되고, 상기 제 2 플레이트로부터 하향 돌출된 제 2 자기 갭 제공부
    를 포함하여 이루어지는 스피커.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자기 갭 제공부는 상기 제 1 극성을 가지며, 상기 제 2 자기 갭 제공부는 상기 제 2 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 스피커.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자기 갭 제공부와 상기 제 2 자기 갭 제공부는 상호 이격되어 자기 갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 스피커.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 진동계는,
    전기 신호가 인가되는 도선으로서, 상기 자기 갭 내에 위치하여, 상기 전기 신호 및 상기 자기 갭 내에 형성된 자기장에 따라 기계적인 운동을 수행하는 보이스 코일;
    상기 보이스 코일이 권선되며, 상기 보이스 코일의 진동을 전달하는 보빈;
    상기 보빈으로부터 상기 보이스 코일의 진동을 전달받아 진동함으로써, 소리를 발생시키는 다이어프램; 및
    상기 제 2 플레이트의 상면부에 연결되어 상기 다이어프램을 지지하는 에지부
    를 포함하여 이루어지는 스피커.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 플레이트의 상면부는 단턱을 가지며, 상기 에지부는 상기 단턱에 결착되는 것을 특징으로 하는 스피커.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 진동계는, 상기 링의 중심을 기준으로, 자기회로 안쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 스피커.
  7. 제 4 항에 있어서,
    일단은 다이어프램에 결착되고, 타단은 제 1 자기 갭 제공부에 결착되어, 상기 다이어프램의 진동 범위를 제어하는 댐퍼를 더 포함하여 이루어지는 스피커.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 마그네트의 자속이 외부로 누설되는 것을 차단하기 위한 방자 마그네트를 더 포함하여 이루어지는 스피커.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 다이어프램의 상면부를 덮되, 다수의 통공을 가지는 통공캡; 및
    상기 다이어프램의 하면부를 덮는 저면부
    를 더 포함하여 이루어지는 스피커.
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