KR100503006B1 - 소형 스피커 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 마그네트(Magnet, 영구자석)를 스피커에 조립한 후, 착자 방향이 다른 마그네트를 별도의 서브-어셈블리로 구성·결합하여 자기회로를 효율적으로 배치하는, 소형 스피커 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 소형 스피커의 제조방법은, 내면에 공간을 가진 프레임, 중앙부분에 홀을 갖는, 제1 상부 플레이트, 제1 마그네트 및 제1 하부 플레이트를 상기 프레임 내부에 결합하여 제1 마그네트 어셈블리를 형성하는 단계; 상기 중앙부분의 홀에 삽입될 수 있는, 제2 상부 플레이트, 제2 마그네트 및 제2 하부 플레이트를 접착하여 제2 마그네트 어셈블리를 형성하는 단계; 진동판(Diaphragm)과 보이스코일(Voice coil)로 이루어진 진동판 어셈블리를 상기 제1 마그네트 어셈블리에 접착하는 단계; 및 상기 진동판 어셈블리가 접착된 제1 마그네트 어셈블리에 상기 제2 마그네트 어셈블리를 접착하는 단계를 포함하며, 본 발명에 따라 분리된 마그네트 어셈블리를 이용한 소형 스피커는 자석 착자 문제를 해결함으로써 출력 음압을 상승시킬 수 있다.

Description

소형 스피커 및 그 제조방법{SMALL SPEAKER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 소형 스피커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 마그네트(Magnet, 영구자석)를 스피커에 조립한 후, 착자 방향이 다른 마그네트를 별도의 서브-어셈블리로 구성·결합하여 자기회로를 효율적으로 배치하는, 분리된 하부 플레이트(Bottom Plate)를 이용한 소형 스피커 및 그 제조방법에 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.

이와 같은 스피커의 자기회로는 각각 철금속 성분으로 된 요크내에 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 접착되어 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.

그러나, 이러한 요구에 따라 스피커의 소형화를 실현할 경우 마그네트의 부피감소로 인해 공극 내의 자속 밀도가 낮아지고, 결과적으로 음압이 감소하게 된다.

따라서, 이를 극복할 수 있는 보다 강력한 자기회로를 가진 스피커에 대한 개발이 요구되어 왔다.

이를 해결하기 위한 방법으로, 대한민국 특허출원공개번호 제 2002-0073876호에서는 종래의 마그네트 구조에 링 형상의 보조 마그네트를 추가한 이중 마그네트 구조에 관하여 개시되어 있다.

이를 참조하면, 도 1은 상기 이중 마그네트 구조를 갖는 소형 스피커가 도시되어 있으며, 내면에 공간을 가진 프레임(11), 상기 프레임의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 진동판(15), 상기 진동판의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스코일(16), 상기 프레임에 내장되는 상하 방향으로 착자된 주마그네트(19), 상기 주마그네트에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트(18), 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크(14) 및 링 형상의 형태로 프레임에 내장되는 보조마그네트(13)로 구성되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 소형 스피커의 일반적인 제조방법은 프레임(11)에 링 형상의 보조 마그네트부(12, 13)를 먼저 안착시켜 착자한 후, 상기 보조 마그네트부(12, 13)와 반대 방향으로 착자된 주마그네트부(18, 19)를 지그(미도시)를 사용하여 상기 프레임에 접착시킨 다음, 진동판부(15, 16) 및 보호판(미도시)을 접착하는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제조방법은 보조 마그네트의 사용으로 출력 음압이 평균 2∼3dB 정도 상승하는 효과를 얻을 수 있으나, 주마그네트와 보조 마그네트의 착자 방향이 다르기 때문에 공정 중 착자된 자석에 철분이 부착되어 스피커 진동시 잡음 및 불량의 원인이 될 수 있으며, 또한, 착자된 자석을 조립할 때 주마그네트와 보조 마그네트 사이에 인력이 발생하여 공극 불량의 원인이 되는 문제점이 있다.

또한, 보조 마그네트와 반대 방향으로 착자된 주마그네트를 결합할 때에 지그를 사용함으로 인해 발생되는 마그네트 위치에 대한 오차 발생 및 지그를 삽입할 공간 형성으로 인한 불필요한 공간이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 마그네트를 스피커에 조립한 후, 착자 방향이 다른 마그네트를 별도의 서브-어셈블리로 구성하여 스피커에 접착함으로써, 생산 효율을 향상시켜 불량을 감소시키고, 역착자 공정을 단순화시킨 소형 스피커의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 두 개의 마그네트 사이에 형성되는 자기회로의 공극 내의 자기력을 향상시켜 소형화, 박형화 뿐만 아니라 고음질의 음향을 출력할 수 있도록 한 소형 스피커를 제공하기 위한 것이 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 소형 스피커의 제조방법은, 내면에 공간을 가진 프레임, 중앙부분에 홀을 갖는, 제1 상부 플레이트, 제1 마그네트 및 제1 하부 플레이트를 상기 프레임 내부에 결합하여 제1 마그네트 어셈블리를 형성하는 단계; 상기 중앙부분의 홀에 삽입될 수 있는, 제2 상부 플레이트, 제2 마그네트 및 제2 하부 플레이트를 접착하여 제2 마그네트 어셈블리를 형성하는 단계; 진동판(Diaphragm)과 보이스코일(Voice coil)로 이루어진 진동판 어셈블리를 상기 제1 마그네트 어셈블리에 접착하는 단계; 및 상기 진동판 어셈블리가 접착된 제1 마그네트 어셈블리에 상기 제2 마그네트 어셈블리를 접착하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 제1 실시예의 소형 스피커의 제조방법을 나타내는 조립도이며, 도시된 바와 같이, 보호판(40), 진동판 어셈블리(30), 제1 마그네트 어셈블리(20) 및 제2 마그네트 어셈블리(50)로 구성되어 있다.

먼저, 도 2a를 참조하면, 제1 마그네트 어셈블리(20)를 구성하기 위하여, 내면에 공간을 가진 프레임(21)과, 그 내부에 링 형상의, 제1 마그네트(23), 제1 상부 플레이트(22) 및 제1 하부 플레이트(24)를 인서트 사출을 통해 결합함으로써, 제1 마그네트 어셈블리(20)를 형성한다. 여기서, 프레임(21)은 진동판 어셈블리(30)와 자기회로(22, 23, 24)를 고정하여 스피커의 크기와 형상을 결정하는 역할을 한다. 여기서, 상기 제1 마그네트(23), 제1 상부 플레이트(22) 및 제1 하부 플레이트(24)는 트랙형, 타원형 또는 사각 형상도 가능하다. 상기와 같은 트랙 및 사각 형상의 자기회로 사용은 진동판의 에지(edge) 부분에 자속을 균일하게 분포시킬 수 있어서 음향 재생시 진동판이 전체적으로 균일하고 원활하게 진동함으로써 왜율을 감소시키게 된다.

이때, 상기 제1 상부 플레이트(22)와 제1 하부 플레이트(24)는 각각 외경부("A")에 단차를 가짐으로써, 상부 및 하부 금형으로 구성되는 금형(미도시) 내에서 프레임을 인서트(insert) 사출할 때, 이탈되지 않도록 하고 견고하게 결합될 수 있도록 한다.

상기 제1 마그네트(23)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.

도 2b를 참조하면, 진동판(35)과 보이스코일(36)로 이루어진 진동판 어셈블리(30)를 상기 제1 마그네트 어셈블리(20)에 접착한다.

상기 진동판(35)은 내부 방향으로 오목한 형상을 하고 있으며, 프레임(21)의 상면에 조립되어 상하로 자연스럽게 떨림이 가능하도록 지지된다.

상기 진동판(35)에 부착되어 있는 보이스코일(36)은 제1 상부 플레이트(22)의 내경과 제2 상부 플레이트(58)의 외경 사이에 위치하여 외부로부터 선택적으로 전류가 인가되면, 자기장의 흐름에 의하여 진동판(35)과 함께 상·하 직선왕복운동을 하게 된다.

도 2c를 참조하면, 미세한 떨림 운동을 하는 진동판 어셈블리(30)를 보호하기 위한 보호판(protector)(47)을 상기 진동판 어셈블리에 결합한다.

도 2d를 참조하면, 상기 제1 마그네트 어셈블리(20)의 중앙부분에 결합되기 위해 원형의, 제2 상부 플레이트(58), 제2 마그네트(59) 및 제2 하부 플레이트(54)를 접착하여 제2 마그네트 에셈블리(50)를 형성한 후, 상기 조립된 제1 마그네트 어셈블리(20), 진동판 어셈블리(30) 및 보호판(40)에 최종적으로 접착한다. 이러한 접착 수단으로는 본딩(bonding) 작업과 스팟(spot or welding)작업이 있다. 여기서, 제1 마그네트 어셈블리(20)에서와 같이, 상기 제2 마그네트(59), 제2 상부 플레이트(58) 및 제2 하부 플레이트(54)는 트랙형, 타원형 또는 사각 형상도 가능하며, 제2 마그네트 또한 Nd 마그네트를 사용한다.

이때, 상기 제1 마그네트(23)와 상기 제2 마그네트(59)는 자극의 방향이 다르게 배치되도록 서로 반대 방향으로 착자되어야 한다. 이러한 두 개의 마그네트에 의해 형성되는 자계의 방향, 즉 자력선의 방향을 동일하게 함으로써, 자속이 증가되어 동일 입력하에서도 높은 출력을 얻을 수 있다.

또한, 상기 제1 마그네트 어셈블리(20)에 제2 마그네트 어셈블리(50)를 결합하기 위하여, 제1 하부 플레이트(24)의 내경 및 상기 제2 하부 플레이트(54)의 외경은 단차 형상("B")을 가짐으로써 서로 맞물려 결합되도록 한다. 또한, 상기 제1 하부 플레이트(24)의 내경 및 상기 제2 하부 플레이트(54)의 외경을 사선 형상으로 함으로써 서로 맞물려 결합되도록 할 수도 있다.

이러한 소형 스피커는 통상 외부로부터 리드선(미도시)을 통해 교류전류가 인가되어 상부 플레이트, 마그네트, 하부 플레이트로 이루어진 자기회로 내의 보이스코일에 자계가 형성되는데, 이때의 자력선 분포를 도 3과 같이 나타낼 수 있다. 도 3에서 나타난 바와 같이 제2 마그네트(59)의 N극으로부터 나온 자력선은 제2 상부 플레이트(58), 보이스코일(36), 제1 상부 플레이트(22), 제1 마그네트(23), 제1 하부 플레이트(24)를 차례로 지나 다시 제2 마그네트(59)의 S극으로 향하는 자계를 형성하는데 이때 상기 보이스코일에서는 상기 자기회로에 의한 자속을 이용하여 스피커 기능을 하게된다.

또한, 기존의 출력 음압보다 훨씬 더 높은 음압을 얻을 수 있는 소형 스피커의 기능 이외에, 액츄에이터를 구현할 수 있는 본 발명에 따른 제2 실시예를 도 4에 도시한다.

제2 실시예에는 내면에 공간을 가진 프레임(101), 중앙부분에 홀을 갖는 링 형상의, 제1 상부 플레이트(102), 제1 마그네트(103) 및 상기 제1 마그네트(103)의 하면에 접착된 제1 하부 플레이트(104)와, 상기 중앙부분의 홀에 삽입될 수 있는, 제2 상부 플레이트(108), 상기 제1 마그네트와 반대 방향으로 착자되는 제2 마그네트(109), 상기 제2 마그네트(109)의 하면에 접착된 제2 하부 플레이트(114), 상기 프레임(101)의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판(105), 상기 제1 상부 플레이트(102)의 내경과 상기 제2 상부 플레이트(108)의 외경 사이에 구비되어 자기장의 흐름에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 진동판(105)을 진동시키는 보이스코일(106), 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트와 함께 진동체를 이루는 웨이트(107), 상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링(110, 111) 및 상기 프레임의 하단부에 설치되어 상기와 같이 형성된 자속의 일부를 이용하여 진동을 발생시키는 진동발생용 코일(120)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 액츄에이터 기능을 하는 스피커는 진동판이 있는 쪽의 자기회로부에 보이스코일이 있어 오디오 출력을 내고자 할 때는 보이스코일에 교류 전류가 인가되어 음향이 출력되고, 아래쪽 자기회로에는 진동용 코일이 있어 진동을 출력하고자 할 때는 아래쪽 코일에 전류가 인가되어 상기 자계를 구성하는 부품과 웨이트를 포함하는 진동체의 상하 운동을 촉발시켜 진동을 발생시키게 된다.

본 발명의 제3 실시예는 도 5와 같이 나타낼 수 있다.

내면에 공간을 가진 프레임(201), 중앙부분에 홀을 갖는 링 형상의, 제1 상부 플레이트(202), 제1 마그네트(203) 및 상기 제1 마그네트(203)의 하면에 접착된 제1 하부 플레이트(204)와, 상기 중앙부분의 홀에 삽입될 수 있는, 제2 상부 플레이트(208), 상기 제1 마그네트와 반대 방향으로 착자되는 제2 마그네트(209), 상기 제2 마그네트(209)의 하면에 접착된 제2 하부 플레이트(214), 상기 프레임(201)의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판(205), 상기 제1 상부 플레이트(202)의 내경과 상기 제2 상부 플레이트(208)의 외경 사이에 위치하여 자기장의 흐름에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 진동판(205)을 진동시키는 보이스코일(206), 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트와 함께 진동체를 이루는 웨이트(207) 및 상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링(210, 211)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 제3 실시예는 본 발명의 제2 실시예에서 상기 프레임(201)의 하단부에 설치된 진동발생용 코일(120)이 생략된 구조로 동작원리는 제2 실시예와 유사하다.

도 6에는 본 발명에 따른 소형 스피커의 음압 상승 효과를 나타낸 그래프가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 종래 제품에 비해 본 발명에 따른 소형 스피커는 2dB 정도의 음압 상승 효과를 갖는다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 소형 스피커 및 그 제조방법을 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위의 해석에 의해 한정되는 범위까지 미친다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소형 스피커는 두 개의 마그네트 어셈블리를 결합함으로서 자기회로를 효율적으로 배치하여 공극 내의 자속밀도를 향상시켜 출력 음압을 평균 2dB 정도 상승시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 소형 스피커에서는 종래에 마그네트 결합시 사용되는 지그를 사용하지 않음으로 인해 불필요한 공간을 줄여 경박·단소를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 별도의 제2 마그네트 어셈블리를 이용하여 자석 착자 문제를 해결함으로써 제조공정의 단순화 효과를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 소형 스피커를 나타내는 단면도.

도 2a 내지 2d는 본 발명의 제1 실시예인 소형 스피커의 제조방법을 나타내는 조립도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 자력선도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예인 액츄에이터 기능을 하는 스피커의 단면도.

도 5는 본 발명의 제3 실시예인 또 다른 액츄에이터 기능을 하는 스피커의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 소형 스피커의 음압 상승 효과를 나타낸 그래프.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎

11, 21, 101, 201: 프레임

12, 22, 102, 202: 제1 상부 플레이트

13, 23, 103, 203: 제1 마그네트(보조 마그네트)

15, 35, 105, 205: 진동판

16, 36, 106, 206: 보이스코일(Voice Coil)

18, 58, 108, 208: 제2 상부 플레이트

19, 59, 109, 209: 제2 마그네트(주마그네트)

24, 104, 204: 제1 하부 플레이트

54, 114, 214: 제2 하부 플레이트 107, 207: 웨이트

110, 210: 상측 서스펜션 스프링

111, 211: 하측 서스펜션 스피링 120: 진동발생용 코일

Claims (11)

1. 내면에 공간을 가진 프레임, 중앙부분에 홀을 갖는, 제1 상부 플레이트, 제1 마그네트 및 제1 하부 플레이트를 상기 프레임 내부에 결합하여 제1 마그네트 어셈블리를 형성하는 단계;

   상기 중앙부분의 홀에 삽입될 수 있는, 제2 상부 플레이트, 제2 마그네트 및 제2 하부 플레이트를 접착하여 제2 마그네트 어셈블리를 형성하는 단계;

   진동판(Diaphragm)과 보이스코일(Voice coil)로 이루어진 진동판 어셈블리를 상기 제1 마그네트 어셈블리에 접착하는 단계; 및

   상기 진동판 어셈블리가 접착된 제1 마그네트 어셈블리에 상기 제2 마그네트 어셈블리를 접착하는 단계

   를 포함하여 이루어진 소형 스피커의 제조방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 마그네트 어셈블리 형성단계는, 상기 제1 마그네트와, 각각 외경부에 단차를 갖는 제1 상부 플레이트 및 제1 하부 플레이트가 상부 및 하부 금형으로 구성되는 금형 내에서 인서트(insert) 사출을 통해 프레임과 함께 성형되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커의 제조방법.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 마그네트와 상기 제2 마그네트는 자극의 방향이 다르게 배치되어 서로 반대 방향으로 착자되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커의 제조방법.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 마그네트 및 제2 마그네트는 원, 트랙, 타원 및 사각 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 소형 스피커의 제조방법.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 하부 플레이트의 내경 및 상기 제2 하부 플레이트의 외경은 단차 형상을 가짐으로써 서로 맞물려 결합되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커의 제조방법.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 하부 플레이트의 내경 및 상기 제2 하부 플레이트의 외경은 사선 형상을 가짐으로써 서로 맞물려 결합되는 것을 특징으로 하는 소형 스피커의 제조방법.
7. 내면에 공간을 가진 프레임;

   중앙부분에 홀을 갖는 제1 상부 플레이트;

   중앙부분에 홀을 갖는 제1 마그네트;

   상기 제1 마그네트의 하면에 접착된 제1 하부 플레이트;

   상기 제1 상부 플레이트의 중앙부분의 홀에 삽입될 수 있는, 제2 상부 플레이트;

   상기 제1 마그네트의 중앙부분의 홀에 삽입되고, 상기 제1 마그네트와 반대 방향으로 착자되는 제2 마그네트;

   상기 제2 마그네트의 하면에 접착된 제2 하부 플레이트;

   상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된 진동판; 및

   상기 진동판에 접착되어 상기 제1 상부 플레이트의 내경과 상기 제2 상부 플레이트의 외경 사이에서 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일

   를 포함하여 이루어진 소형 스피커.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 제1 마그네트 및 제2 마그네트는 원, 트랙, 타원 및 사각 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
9. 제7 항에 있어서,

   상기 프레임에 부착되어 상기 진동판을 보호하는 보호판(protector)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 스피커.
10. 제7 항에 있어서,

    상기 상부 플레이트와 하부 플레이트와 함께 진동체를 이루는 웨이트;와

    상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링

    을 더 포함하여 이루어진 소형 스피커.
11. 제10 항에 있어서,

    상기 프레임의 하단부에 설치되어 상기와 같이 형성된 자속의 일부를 이용하여 진동을 발생시키는 진동발생용 코일을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 소형 스피커.