KR100503011B1 - 소형 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사각 형상의 자기회로(Magnetic Circuit)를 구성하는 요크를 인서트하여 프레임을 사출성형하고, 상기 프레임과 일체로 형성된 요크의 사각 코너 및 프레임에 에어홀을 형성함으로써, 스피커의 소형화 및 음질 향상을 구현할 수 있는 소형 스피커에 관한 것으로, 내면에 공간을 갖는 사각 형상의 프레임; 상하 방향으로 착자된 사각 마그네트; 상기 마그네트의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트; 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 사각 형상의 요크; 상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판; 및 상기 진동판에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일을 포함하며, 상기 프레임은 상기 요크를 인서트하여 사출성형하고, 상기 요크의 벽면 외곽에는 인서트 성형사출시 상기 프레임과의 고정을 위한 돌기가 형성되어 있으며, 상기 인서트 사출된 프레임에는 진동판의 떨림시 공기의 흐름을 원활하게 하기 위한 제1 에어홀 및 제2 에어홀이 형성된다.

Description

소형 스피커{SMALL SPEAKER}

본 발명은 소형 스피커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사각 형상의 자기회로(Magnetic Circuit)를 구성하는 요크를 인서트하여 프레임을 사출성형하고, 상기 프레임과 일체로 형성된 요크의 사각 코너 및 프레임에 에어홀을 형성함으로써, 스피커의 소형화 및 음질 향상을 구현할 수 있는 소형 스피커에 관한 것이다.

스피커는 전류가 흐르는 도체가 자계(磁界)속에 있으면 힘을 받는다는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 공극(Gap) 사이에 존재하는 보이스코일(Voice Coil)에 의해 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 것이다.

즉, 여러 주파수가 포함된 전류신호가 보이스코일에 인가되면 보이스코일은 전류의 세기와 주파수의 크기에 따라 기계적 에너지를 발생시키고, 보이스코일에 부착되어 있는 진동판(Diaphragm)에 진동을 발생시켜 궁극적으로 인간의 귀가 인지할 수 있는 소정 크기의 음압(音壓)을 발생시키게 된다.

이러한 음압 중에서 비교적 낮은 음압을 발생시키는 것으로 인간의 귀에 가까이 밀착시켜 사용하는 것들을 흔히 리시버(Receiver)라고 하고, 이와는 달리 상대적으로 음압이 크고 인간의 귀로부터 소정의 거리를 두고 사용하는 것들을 스피커(Speaker)라고 한다.

이와 같은 스피커의 자기회로는 각각 철금속 성분으로 된 요크 내에 마그네트와 상부 플레이트(Upper Plate)를 이용하여 공극 내에 존재하는 보이스코일에 직각으로 자속(磁束, Magnetic Flux)이 쇄교할 수 있도록 설계되어 있고, 보이스코일은 진동판에 접합되어 있어 입력신호에 의해 상하로 기전력을 발생시켜 프레임에 접착 구속되어 있는 진동판을 진동시켜서 음압을 발생시킨다. 진동판은 상하 진동시에 우수한 응답성과 좌굴현상을 제거하기 위하여 다양한 형상의 웨이브를 가지게 되며, 이러한 진동판의 형상은 주파수 특성에 가장 큰 영향을 주는 설계변수로 작용한다.

최근에 이르러 스피커는 고에너지 마그네트의 상용화 및 미소 구조물의 성형기술의 발달과, 정보통신 분야에서의 소형 경량화 추세에 부응하여 지속적인 소형 경량화 및 고성능화가 실현되고 있는 실정이다. 또한, 이동통신용 단말기에서 LCD 창의 크기 증가에 따라 상대적으로 음향재생 부품인 스피커의 소형화가 가속되고 있는 현실이다.

도 1은 종래 기술에 따른 원형의 소형 스피커를 나타내는 분해 사시도를 도시하며, 도시된 바와 같이, 내면에 공간을 가진 원통형의 프레임(11)과, 상기 프레임(11)의 내부에 장착되는 원통형의 요크(13)와, 상기 요크(13)의 내부에서 상하 방향으로 착자된 마그네트(14)와, 상기 마그네트(14)에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트(15)와, 상기 프레임(11)의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 진동판(17)과, 상기 상부 플레이트(15)의 외경과 요크(13) 사이에 형성된 공극에서 원통형으로 권선되어 상기 진동판(17)의 하단에 고정된 보이스코일(16)과, 상기 프레임(11)의 개방 단부를 덮는 보호판(18)과, 상기 프레임(11) 외측면 일측에 접합되는 PCB 기판(19)으로 구성되어 있다.

상기 종래 기술에 따른 소형 스피커는 내면에 공간을 가진 프레임(11)과 그 내부에 요크(13)를 인서트하여 일체로 사출성형한다.

상기 사출성형된 프레임(11)내의 요크(13)의 내부에 마그네트(14)와 상부 플레이트(15)를 설치한 다음, 마그네트(14)와 상부 플레이트(15)의 외부에는 보이스코일(16)이 권취된 상태로 상기 진동판(17)에 부착하게 된다. 그리고, 상기 보이스코일(16)의 연장선은 각각 프레임(11) 외측면 일측에 접합되어 있는 PCB 기판(19)의 일단에 각각 납땜한다.

또한, 상기 프레임(11)은 후면부 일정위치에서 동심원을 이루면서 형성된 다수의 에어홀(12)을 가지며, 이는 진동판(17)이 떨릴 때 외부와 공기를 통하게 하여 그 진동을 원활하게 도와주는 역할을 한다. 상기 에어홀(12)이 비대칭적으로 형성되는 경우, 진동판의 진동시 분할진동이 발생하여 음질 저하의 주요한 원인이 되기도 한다.

그러나, 종래 기술에 따른 원형의 소형 스피커의 경우, 프레임(11)의 일부에 PCB 기판(19)이 형성되기 때문에 나머지 부분에 에어홀(12)이 비대칭적으로 형성되어 진동판(17)이 진동시 공기의 흐름에 방해를 받게 된다.

또한, 이와 같은 종래의 원형의 소형 스피커를 이용하여, 이동통신에서의 LCD 창의 증가에 따른 스피커의 소형화를 실현할 경우, 마그네트의 부피감소로 인해 공극 내의 자속 밀도가 낮아지고, 결과적으로 음압이 감소하게 된다.

이와 같이, 최근 정보통신 분야에서의 소형 경량화되고 있는 추세에 따라 스피커가 차지하는 면적을 줄이기 위하여 타원형 또는 트랙형 스피커의 사용이 증가하고 있으나, 이러한 원형의 자기회로에서는 장단축의 비가 커질수록 분할진동이 발생하여 음질과 효율 면에서 어려움을 갖게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같이 종래 기술에 따른 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 사각 형상의 자기회로를 구성하는 요크를 인서트하여 프레임을 사출성형하고, 상기 프레임과 일체로 형성된 요크의 사각 코너에 에어홀을 형성함으로써, 스피커의 음질을 향상시킬 수 있는 소형 스피커를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명은 요크와 프레임에 의해 형성된 에어홀 외에 프레임 하부에 별도의 에어홀을 더 형성함으로써, 진동판의 떨림시 공기의 흐름을 더욱 원활하게 하여 우수한 음향 특성 재현을 구현하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명은 사각 형상의 자기회로를 사용함으로써 스피커의 소형화, 박형화 뿐만 아니라 고음질의 음향을 출력할 수 있는 소형 스피커를 제공하기 위한 것이 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 소형 스피커는, 내면에 공간을 갖는 사각 형상의 프레임; 상하 방향으로 착자된 사각 마그네트; 상기 마그네트의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트; 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 사각 형상의 요크; 상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판; 및 상기 진동판에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일을 포함하며, 상기 프레임은 상기 요크를 인서트하여 사출성형하고, 상기 요크의 벽면 외곽에는 인서트 성형사출시 상기 프레임과의 고정을 위한 돌기가 형성되어 있으며, 상기 인서트 사출된 프레임에는 진동판의 떨림시 공기의 흐름을 원활하게 하기 위한 제1 에어홀 및 제2 에어홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 에어홀은 상기 요크를 인서트한 프레임 사출성형 후, 상기 프레임 후면부의 프레임과 요크의 코너 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임의 후면에 형성된 제1 에어홀을 통하여 프레임의 측면으로 공기의 흐름이 원활하도록 프레임의 후면에 단차가 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2 에어홀은 자기회로 외부의 프레임에 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 에어홀 및 제2 에어홀은 대칭이 되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소형 스피커는 상기 프레임 외측면 일측에 접합되면서 외부의 신호를 스피커에 인가하기 위한 단자를 포함하는 PCB 기판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임의 내측면에 부착되어 상기 진동판을 보호하는 보호판(protector)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 소형 스피커를 나타내는 분해 사시도를 도시하며, 도시된 바와 같이, 내면에 공간을 가진 사각 형상의 프레임(110)과, 상기 프레임(110)의 내부에 장착되며 제1 에어홀(135)을 형성하기 위해 4개의 코너가 절개된 사각 형상의 요크(130)와, 상기 요크(130)의 내부에서 상하 방향으로 착자되는 사각 마그네트(140)와, 상기 마그네트(140)의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 사각 형상의 상부 플레이트(150)와, 상기 프레임(110)의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 음향 발생용 진동판(170)과, 상기 상부 플레이트(150)의 외경과 요크(130) 사이에 형성된 공극에서 사각 형상으로 권선되어 상기 진동판(170)의 하단에 고정된 보이스코일(160)과, 상기 프레임(110)의 개방 단부를 덮는 보호판(180)과, 상기 프레임(110) 외측면 일측에 접합되는 PCB 기판(190)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 소형 스피커는 내면에 공간을 가진 프레임(110)의 내부에 요크(130)를 인서트하여 일체로 사출성형한다.

여기서, 상기 프레임(110)은 사각 마그네트(140) 및 진동판(170)을 고정하여 스피커의 크기와 형상을 결정하는 역할을 하며, 상기 요크(130)는 프레임(110)의 하단에 자기회로의 하나로서 자력선이 통과하는 통로의 역할을 하여 자력선의 흐름을 좋게 하는 역할을 한다.

상기와 같이, 자기회로는 요크(130), 마그네트(140) 및 상부 플레이트(150)로 이루어지며, 상기 요크(130)가 마그네트(140) 및 상부 플레이트(150)를 감싸는 형상을 갖는다.

이때, 상기 요크(130)의 벽면 외곽에는 돌기(133)가 형성되어 있어, 인서트 성형시 프레임(110)과 요크(130)의 고정을 견고히 하는 역할을 한다. 또한, 상기 요크(130)는 진동판(170)의 떨림이 원활하도록 외부와 공기를 통하게 하는 제1 에어홀(135)을 형성하기 위하여, 4개의 코너가 절개되어 있다. 상기 4개의 코너가 절개된 요크(130)를 인서트하여 상기 프레임(110)을 사출성형함으로써, 일체로 형성된 프레임(110)과 요크(130)에는 요크의 사각 코너에 형성된 상기 절개부로 인해 4개의 제1 에어홀(135)이 형성된다.

도 3a는 본 발명에 따른 소형 스피커의 후면을 나타내는 사시도로서, 요크 형상 및 에어홀을 나타내며, 도 3b는 제1 에어홀(135)의 형상을 보다 상세하게 나타내기 위한 저면도를 도시한다.

여기서, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 스피커가 세트에 장착되었을 경우에도 상기 프레임(110)의 후면에 형성된 제1 에어홀(135)을 통한 공기 흐름에 방해를 받지 않도록 하기 위하여, 프레임(110)의 측면으로 공기의 유입이 원활하도록 제1 에어홀(135)이 형성되는 각 코너 부분의 프레임에 단차("A")를 형성한다.

또한, 상기 프레임(110)의 하측에는 PCB 기판 안착단이 형성되며, 상기 기판 안착단에 PCB 기판(190)이 접합된다. 상기 PCB 기판(190)에는 외부의 신호를 입력받기 위한 단자를 포함하고 있으며, 프레임(110)에 형성되어 있는 중앙의 홈을 통해 보이스코일(160)의 인출선이 상기 단자 중 중앙의 2개의 단자에 접점되고, 나머지 단자를 통해 외부의 음성 및 멜로디 신호가 전달된다.

또한, 상기 프레임(110)의 후면부에는 제1 에어홀(135)과 더불어 대칭적으로 이루어져 있는 제2 에어홀(113)을 더 형성한다. 이러한 별도의 제2 에어홀(113)은 진동판의 떨림이 원활하도록 외부와의 공기의 흐름을 더욱 원활히 하여 음압 특성이 우수한 소형 스피커를 구현하기 위함이다.

따라서, 본 발명에 따른 소형 스피커에서는 제1 에어홀(135) 및 제2 에어홀(113)이 모두 대칭적으로 이루어져 있기 때문에 진동판의 진동시 분할 진동없이 우수한 음향 특성을 재현하게 한다.

도 4는 본 발명에 따른 소형 스피커를 나타내는 단면도이며, 상기와 같이 형성된 프레임(110)의 내부에는 사각 형상의 요크(130)에 사각 마그네트(140)와 상부 플레이트(150)를 설치하고, 사각 마그네트(140)와 상부 플레이트(150)의 외부에는 보이스코일(160)이 부착된 진동판(170)을 상기 프레임(110)의 내측 상부에 접착한다.

상기 마그네트(140)는 상기 요크(130)의 상단에 구성되어 자기회로 내의 강력하고 지속적인 직류 자속을 공급한다.

여기서, 상기 마그네트(140)는 희토류 자석의 하나인 네오디뮴(Neodymium, Nd) 마그네트(Magnet, 磁石)로서, 자기 에너지가 매우 강하고, 경박·단소한 첨단제품에 많이 이용되고 있다. 이와 같은 Nd 마그네트 타입의 스피커는 주로 노트북 컴퓨터, 소형 퍼스널 컴퓨터, 슬림형 컴퓨터 또는 LCD 모니터 등에 일체형으로 장착되어 적용되고 있다.

또한, 상기 진동판(170)은 내부 방향으로 오목한 형상을 하고 있으며, 프레임(110)의 상면에 조립되어 상하로 자연스럽게 떨림이 가능하도록 지지된다.

이는 상기 진동판(170)에 접착된 보이스코일(160)에 외부로부터 선택적으로 전류가 인가되면, 상부 플레이트(150)의 외경과 요크(130) 사이에서 자기장에 따라 상하로 진동판(170)과 함께 상·하 직선왕복운동을 하기 위한 것이다.

즉, 외부로부터 보이스코일(160)에 인가되는 고주파 전류는 교류이므로 보이스코일(160)에 인가되는 전류의 방향에 따라서 보이스코일(160)에 의해 발생되는 자계가 마그네트(140)에 의해서 형성되는 자계와 같은 방향으로 형성되면, 마그네트(140)와 보이스코일(160) 간에는 서로 밀어내는 일종의 척력이 발생하게 되므로 결국 보이스코일(160)은 마그네트(140)로부터 상측으로 밀려나가게 되는 것이다.

이와는 반대로 보이스코일(160)에 의해 발생되는 자계가 마그네트(140)에 의해서 형성되는 자계와 반대방향으로 형성되면, 마그네트(140)와 보이스코일(160) 간에는 서로 잡아당기게 되는 인력이 발생하게 되므로 보이스코일(160)이 마그네트(140) 측으로 하향 이동하게 된다.

또한, 상기 진동판(170)의 외부에는 보호판(180)이 선택적으로 부착 가능한데, 보호판(180)은 출력되는 신호를 용이하게 외부로 전달하도록 다수의 구멍이 형성되며, 상기 프레임(110)에 압입되어 장착되게 된다. 상기 보호판(180)은 진동판(170)을 보호하는 기능을 함과 동시에 부직포를 더 부착하여 과도한 공진에 의한 진폭을 억제하는 역할을 한다.

또한, 스피커의 전면 및 후면에 펠트(Felt)를 부착하여 이물질 침투를 방지하도록 하는 것도 가능하다.

상기와 같이 형성된 소형 스피커는 통상 외부로부터 와이어를 통해 교류전류가 인가되어 상부 플레이트(150), 사각 마그네트(140), 요크(130)로 이루어진 자기회로 내의 보이스코일(160)에 자계가 형성된다. 마그네트(140)의 상측인 N극으로부터 나온 자력선은 상부 플레이트(150), 보이스코일(160) 및 요크(130)를 차례로 지나 다시 마그네트(140)의 하측인 S극으로 향하는 자계를 형성하는데 이때 상기 보이스코일(160)에서는 상기 자기회로에 의한 자속을 이용하여 스피커 기능을 하게된다.

이와 같이, 구동신호가 상기 보이스코일(160)에 인가되면 상기 요크(130)를 통하는 자기회로에서 발생되는 자속과, 상기 진동판(170)과 함께 상하로 연동되는 보이스코일(160)에서 발생되는 자속이 서로 반응하여 음향을 발생시키게 되는데 발생된 음향은 상기 프레임(110)의 전면부에 장착된 보호판(180)에 형성된 다수의 홀을 통해 외부로 전달되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소형 스피커는 사각 형상의 자기회로를 구성하는 요크를 인서트하여 프레임을 사출성형하고, 상기 프레임과 일체로 형성된 요크의 사각 코너에 에어홀을 형성함으로써, 스피커의 음질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 요크와 프레임에 의해 형성된 에어홀 외에 프레임 하부에 별도의 에어홀을 더 형성함으로써, 진동판의 떨림시 공기의 흐름을 더욱 원활하게 하여 우수한 음향 특성 재현을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사각 형상의 자기회로를 사용함으로써 스피커의 소형화, 박형화 뿐만 아니라 고음질의 음향 출력을 실현할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 소형 스피커를 나타내는 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 소형 스피커를 나타내는 분해 사시도.

도 3a는 본 발명에 따른 소형 스피커의 요크 형상 및 에어홀을 나타내는 저면 사시도.

도 3b는 본 발명에 따른 소형 스피커의 요크 형상 및 에어홀을 나타내는 저면도.

도 4는 본 발명에 따른 소형 스피커를 나타내는 단면도.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎

11, 110: 프레임 12, 113, 135: 에어홀

13, 130: 요크 14, 140: 마그네트

15, 150: 상부 플레이트 16, 160: 보이스코일

17, 170: 진동판 18, 180: 보호판

19, 190: PCB 기판

Claims (7)

1. 내면에 공간을 갖는 사각 형상의 프레임;

   상하 방향으로 착자된 사각 마그네트(Magnet);

   상기 마그네트의 상면에 부착되어 자기회로(Magnetic Circuit)를 형성하는 상부 플레이트;

   상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 사각 형상의 요크;

   상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판(Diaphragm); 및

   상기 진동판에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일(Voice Coil)

   을 포함하며,

   상기 프레임은 상기 요크를 인서트하여 사출성형하고, 상기 요크의 벽면 외곽에는 인서트 성형사출시 상기 프레임과의 고정을 위한 돌기가 형성되어 있으며, 상기 인서트 사출된 프레임에는 진동판의 떨림시 공기의 흐름을 원활하게 하기 위한 제1 에어홀 및 제2 에어홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 에어홀은 상기 요크를 인서트한 프레임 사출성형 후, 상기 프레임 후면부의 프레임과 요크의 코너 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 프레임의 후면에 형성된 제1 에어홀을 통하여 프레임의 측면으로 공기의 흐름이 원활하도록 프레임의 후면에 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 제2 에어홀은 자기회로 외부의 프레임에 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 에어홀 및 제2 에어홀은 대칭이 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 프레임 외측면 일측에 접합되면서 외부의 신호를 스피커에 인가하기 위한 단자를 포함하는 PCB 기판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
7. 제1 항에 있어서,

   상기 프레임의 내측면에 부착되어 상기 진동판을 보호하는 보호판(protector)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.