KR101876804B1 - 하이브리드 스피커 - Google Patents

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KR101876804B1
KR101876804B1 KR1020170079208A KR20170079208A KR101876804B1 KR 101876804 B1 KR101876804 B1 KR 101876804B1 KR 1020170079208 A KR1020170079208 A KR 1020170079208A KR 20170079208 A KR20170079208 A KR 20170079208A KR 101876804 B1 KR101876804 B1 KR 101876804B1
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유옥정
유수호
유수진
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유수진
유수호
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Abstract

본 발명은 하이브리드 스피커에 관한 것으로, 다이내믹 저음스피커와 전자-형 고음스피커가 하우징을 통해 동축 결합되고 고음스피커 및 저음스피커의 영구자석에 대한 자기방향이 동일하게 마련됨으로써 각각의 영구자석을 착자하기 전에 전자-형 고음스피커와 다이내믹 저음스피커로 조립하고 이들을 동축 결합한 다음 한 번의 착자(着磁)로 자화를 구현할 수 있으며, 이로 인한 작업공정, 작업인원 및 불량률의 감소에 기여할 수 있는 스피커분야에 유용하게 이용할 수 있다.

Description

하이브리드 스피커{HYBRID SPEAKER}
본 발명은 전자-형 고음스피커와 다이내믹 저음스피커가 동축 결합된 하이브리드 스피커에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고음스피커 및 저음스피커의 영구자석을 착자하기 전에 각각 조립하고 그 이후에 전자-형 고음스피커와 다이내믹 저음스피커를 동축 결합한 다음 한 번에 착자(着磁)가 가능하게 되는 하이브리드 스피커에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 스피커는 2웨이 스피커라고도 하며, 저음스피커와 고음스피커가 조합된 스피커를 말한다.
이러한 하이브리드스피커 중에서 저음스피커와 고음스피커가 하나의 유닛으로 마련되지 않고 서로 이격 배치된 것이 대부분이며, 이렇게 이격된 하이브리드 스피커는 그 배치위치에 의한 위상차가 발생될 수밖에 없고 음의 왜곡 및 이질감이 발생되는 것이었다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 대한민국 등록특허 제10-1460170호(명칭: 하이브리드 스피커유닛)에 제시되어 있으며, 이는 저음스피커와 고음스피커를 동일중심선상에 배치시켜 저음스피커 및 고음스피커의 배치위치에 의한 위상차를 줄이고 음의 왜곡 및 이질감을 최소화하기 위한 것이었다.
상기 등록특허의 하이브리드 스피커는, 고음스피커와 저음스피커가 고음스피커가 동일중심선상에 배치되고 다이내믹 저음 스피커의 중앙인 프레임을 관통하여 하나의 유닛처럼 마련된 것이므로 간단하게 멀티웨이 스피커를 확보할 수 있고, 비동축시 발생되는 위상간섭에 의한 왜곡을 최소화하면서 저음영역에서 고음영역까지의 대역확장과 고음질 구현이 가능하도록 하였다.
그러나 상기한 바와 같은 구성으로 된 등록특허의 하이브리드 스피커에 있어서는, 고음스피커가 전자-형 스피커의 밸런스드 아마추어 스피커(balanced armature speaker)를 채택하고 있는바, 이는 코일에서 발생된 교류 자기력선과 영구자석에서 유도된 직류 자기력선이 상호 작용하여 힘을 발생시키는 원리를 이용하되 코일은 고정되고 코일 일단에 부설된 철편(진동판)을 전자석화 시켜 진동시키는 것이어서 구성이 복잡하고 제조가 어려워 고가라는 폐단이 있었다.
상기 전자-형 스피커의 한 종류인 플레이트-형 스피커에 다이내믹 저음스피커를 하나의 유닛으로 동축 결합시킨 하이브리드 스피커는 그 어디에도 개시된 바 없다. 상기 다이내믹 저음스피커는 컵-형 단면의 요크 내에 저음용 영구자석과 함께 폴-피스가 마련되고 상기 요크 외측의 바스켓에 외측주연이 고정된 저음진동판이 마련되며, 상기 저음진동판 중앙하부의 보이스코일이 요크 상단과 폴-피스 사이의 에어 갭 공간에서 상하로 움직일 수 있도록 설치된다. 이때, 다이내믹 저음스피커의 영구자석은 통상 상단이 N극, 하단이 S극을 갖도록 착자(着磁)된다.
상기 플레이트-형 고음스피커는 특허문헌2(한국 특허등록번호 제1596894호)에 개시되어 있는데, 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 하부댐퍼부재가 지지하는 구성으로 마련된다. 이때, 영구자석은 상면이 S극, 하면이 N극을 갖도록 착자(着磁)된다.
상기 전자-형 스피커에서 영구자석의 자극방향을 상기와 같이 설정하는 이유는 상부 및 하부코일에의 전류흐름이 양(+), 0, 음(-)의 주기로 변환될 때마다 진동판을 N극화, 중성화, S극화시켜 진동판을 중앙에서 상부로, 중앙에서 하부로 운동시키기 위함이다.
상기한 바와 같은 플레이트-형 고음스피커의 하부에 다이내믹 저음스피커가 위치되게 동축 결합시켜 유닛화 하여 하이브리드 스피커로 마련할 수 있으나, 이는 플레이트-형 고음스피커의 영구자석과 저음스피커의 저음용 영구자석들의 그 자기방향이 동일하지 않아 플레이트-형 고음스피커의 영구자석과 저음스피커의 저음용 영구자석을 각각 별도의 착자 공정으로 자화시켜야 하고, 그 이후에 하이브리드 스피커로 유닛화 하는 조립작업을 거쳐야 하므로 영구자석들의 자력간섭으로 인한 조립작업의 어려움은 물론 작업공수가 많다는 폐단을 내포하고 있는 것이었다.
KR 10-1460170 B1 (2014.11.04.등록) KR 10-1596894 B1 (2016.02.17.등록)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 스피커의 여러 단점을 극복하기 위하여 연구개발한 것으로, 다이내믹 저음스피커의 상부에 전자-형 고음스피커가 하우징을 통해 동축 결합되고 고음스피커 및 저음스피커의 영구자석에 대한 자기방향이 동일하게 마련됨으로써 각각의 영구자석을 착자하기 전에 전자-형 고음스피커와 다이내믹 저음스피커로 조립하고 이들을 동축 결합한 다음 한 번의 착자(着磁)공정으로 자화를 구현할 수 있으며, 이로 인하여 작업공정, 작업인원 및 불량률 감소에 기여할 수 있도록 한 하이브리드 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고음용 프레임에 전자-형 고음스피커를 이루는 하부영구자석, 하부코일, 고음진동판, 상부코일 및 상부영구자석 등의 전 부품을 완전한 수직 배열구조로 채택함으로써 접착제의 완전배제로 친환경제조 구현이 가능하고 외곽사이즈의 축소 및 확대가 자유로우며, 이로 인하여 귀속 삽입형의 초소형 이어폰으로부터 포터블, TV, 자동차에 이르는 중대형으로도 제조가 가능하도록 한 하이브리드 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고음스피커의 자기회로를 이루는 영구자석이 코일에 적층됨과 동시에 그 내측으로 돌출 대향되게 마련함으로써 영구자석의 반대극간 거리가 이격간격으로 근접되게 되고 이렇게 대향 근접된 영구자석의 내측자기장을 진동판의 구동바이어스로 이용할 수 있으므로 종래 기술 대비 현저한 자기저항감소와 이를 통한 음향변환 효율증가를 꾀할 수 있도록 한 하이브리드 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고음스피커의 제1 및 제2자기회로인 코일과 영구자석을 수평배치 구조로 마련하되 코일 내측에 영구자석을 배치함으로써 얇은 초슬림형 고음스피커를 확보할 수 있으며, 영구자석의 반대극간 거리가 더욱 근접되므로 영구자석의 내측자기장을 진동판의 구동바이어스로 이용할 수 있어 자기저항감소 및 효율증가를 꾀할 수 있도록 한 하이브리드 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고음진동판의 댐퍼가 부드럽고 탄력 있는 유연성의 자성체 재료로 구성되고 코일과 고음진동판 사이에 별도의 공간 없이 직접 접촉되게 마련됨으로써 매우 낮은 자기저항을 실현하고 코일의 자기에너지를 손실 없이 진동판에 전달함과 동시에 고음진동판의 진폭확대에 기여할 수 있으며, 이로 인하여 음향변환 효율이 증가되면서 저음재생 한계주파수가 낮아지므로 광대역 재현에 유리한 하이브리드 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고음진동판의 외측에 다수의 브리지를 갖는 브리지 에지가 마련되고 브리지 에지의 외측이 댐퍼에 의해 지지됨으로써 고음진동판의 외주지지부분 전체구간에 걸쳐 유연성이 증가되고 이로 인하여 진폭변위가 커지게 되며 결과적으로 더욱 광범위한 저음확대와 효율증가에 매우 유리한 하이브리드 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고음진동판 외측의 자성체 댐퍼와 스토퍼를 인서트몰드 방식으로 일체화시킨 진동모듈을 마련함으로써 제조공정 및 불량의 최소화와 이를 통한 원가절감을 꾀할 수 있고 댐퍼를 통한 코일과 고음진동판 간의 틈새 없는 밀착구조의 구현으로 저음누설이 배제된 하이브리드 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 스피커는, 컵-형 단면의 요크 내에 저음용 영구자석과 함께 폴-피스가 마련되고 요크 외측의 바스켓에 외측주연이 고정된 저음진동판이 마련되며, 상기 요크 상단과 폴-피스 사이의 공간인 에어 갭으로 저음진동판의 중앙하부에 마련된 보이스코일이 상하로 움직일 수 있도록 설치된 통상의 다이내믹 저음스피커; 고음진동판의 상부와 하부에 대향하여 한 쌍을 이루고 제1, 제2자기회로가 배열되되 고음용 프레임 내에 그 하단으로부터 하부영구자석, 하부코일, 고음진동판, 상부코일 및 상부영구자석이 순차적으로 수직 배열된 전자-형 고음스피커; 상기 다이내믹 저음스피커의 상부에는 저음스피커의 저음진동판으로부터 발생되는 저음이 고음스피커의 고음진동판에 형성된 홀을 통하여 발산되도록 전자-형 고음스피커를 하나의 유닛으로 동축 결합시키기 위한 하우징; 으로 구성되며,
상기 저음스피커의 저음용 영구자석과 고음스피커의 상부 및 하부영구자석을 동일한 자기방향으로 배열하여 각각의 영구자석을 착자하기 전에 전자-형 고음스피커와 다이내믹 저음스피커로 조립은 물론 이들을 동축 결합한 다음 한 번의 착자(着磁)로 자화를 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 전자-형 고음스피커에서 제1자기회로는 와셔형의 상부코일 내부에 와셔형의 상부영구자석이 배치되고, 제2자기회로는 와셔형의 하부코일 내부에 와셔형의 하부영구자석이 배치되며, 상기 상부 및 하부영구자석은 상부 또는 하부코일의 내부에서 고음진동판과의 간격 제어로 상하 자기장의 밸런스를 유지시키기 위한 보터타입의 상부 및 하부리미터(limiter)에 의해 안착 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 및 하부영구자석은 이들 영구자석의 내부 자기력을 구동바이어스로 사용할 수 있도록 상부 및 하부코일의 내측으로 돌출됨과 동시에 대향 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하이브리드 스피커에 있어서, 상기 상부 및 하부코일은 물론 상부 및 하부영구자석 또한 동일한 사이즈로 이루어져 상하 대칭적으로 배치되고, 상부 및 하부코일에 의해 고음진동판의 가장자리가 직접적으로 지지되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부영구자석의 상면중앙에는 저음영역과 고음영역이 겹치는 크로스 오버 부분에서의 특성 기복 완화를 위한 다공질의 고음제어 레지스터가 마련되는 것을 특징으로 한다. 상기 고음제어 레지스터는 다공질 소재이면 족하나, 일예를 들면 부직포, 마이크로 타공소재 등이 사용된다.
상기 고음진동판의 홀은 바디의 중앙에서 방사상으로 절개된 꽃표형상에 의해 수개의 진동날개가 형성된 날개타입으로 마련될 수 있고, 상기 고음진동판은 철, 니켈, 규소 내지 그 합금 등의 강자성체로 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 고음진동판은 그 주연부분의 상면 및 하면을 지지되도록 하나의 댐퍼에 의해 인서트 몰드 방식으로 사출되고 댐퍼의 외측주면에 스토퍼가 일체로 마련된 진동모듈로 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 댐퍼는 상부 및 하부코일의 자기에너지를 손실 없이 전달하도록 고분자나 실리콘 등의 연성소재에 강자성의 분말 내지 입자(철, 니켈, 실리콘메탈, 코발트 등)가 혼합된 유연성 있는 자성체로 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하이브리드 스피커에 있어서, 상기 고음용 프레임은 상단 및 하단이 개구되고 하단내측에 걸림 턱이 형성된 원통형 부재로 이루어지며 원통형 부재의 한쪽에 상부 및 하부코일을 인출하기 위한 코일선 인출절개 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하이브리드 스피커는, 통상의 다이내믹 저음스피커 상부에 전자-형 고음스피커가 하우징을 통해 동축 결합하고 고음스피커 및 저음스피커의 영구자석 모두가 동일한 자기방향으로 마련함으로써 각각의 영구자석을 착자하기 전에 전자-형 고음스피커와 다이내믹 저음스피커로 조립하고 이들을 동축 결합한 다음 한 번의 착자(着磁)로 자화를 구현할 수 있으며, 이로 인하여 작업인원 및 불량률 감소에 기여할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 고음용 프레임에 전자-형 고음스피커를 이루는 하부영구자석, 하부코일, 고음진동판, 상부코일 및 상부영구자석 등의 전 부품을 완전한 수직 배열구조로 채택함으로써 접착제의 완전배제로 친환경제조 구현이 가능하고 외곽사이즈의 축소 및 확대가 자유로우며, 이로 인하여 귀속 삽입형의 초소형 이어폰으로부터 포터블, TV, 자동차에 이르는 중대형으로도 제조가 가능하게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 고음스피커의 제1 및 제2자기회로인 코일과 영구자석을 수평배치 구조로 마련하되 코일 내측에 영구자석을 배치함으로써 얇은 초슬림형 고음스피커를 확보할 수 있으며, 영구자석의 반대극간 거리가 더욱 근접되므로 영구자석의 내측자기장을 진동판의 구동바이어스로 이용할 수 있어 자기저항감소 및 효율증가를 꾀할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 고음스피커의 자기회로를 이루는 영구자석이 코일에 적층됨과 동시에 그 내측으로 돌출 대향되게 마련함으로써 영구자석의 반대극간 거리가 이격간격으로 최대한 근접되게 되고 이렇게 대향 근접된 영구자석의 내측자기장을 진동판의 구동바이어스로 이용할 수 있으므로 종래 기술 대비 현저한 자기저항감소와 이를 통한 음향변환 효율증가를 꾀할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 고음진동판이 진동모듈로 마련되는 경우 댐퍼가 부드럽고 탄력 있는 유연성의 자성체 재료로 구성되고 코일과 고음진동판 사이에 별도의 공간 없이 직접 접촉되게 마련됨으로써 매우 낮은 자기저항을 실현하고 코일의 자기에너지를 손실 없이 진동판에 전달함과 동시에 고음진동판의 진폭확대에 기여할 수 있으며, 이로 인하여 음향변환 효율이 증가되면서 저음재생 한계주파수가 낮아지므로 광대역 재현에 유리한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 고음진동판의 외측에 다수의 브리지를 갖는 브리지 에지가 마련되고 브리지 에지의 외측이 댐퍼에 의해 지지됨으로써 고음진동판의 외주지지부분 전체구간에 걸쳐 유연성이 증가되고 이로 인하여 진폭변위가 커지게 되며 결과적으로 더욱 광범위한 저음확대와 효율증가에 매우 유리한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 고음진동판 외측의 자성체 댐퍼와 스토퍼를 인서트몰드 방식으로 일체화시킨 진동모듈을 마련함으로써 제조공정 및 불량의 최소화와 이를 통한 원가절감을 꾀할 수 있고 댐퍼를 통한 코일과 고음진동판 간의 틈새 없는 밀착구조의 구현으로 저음누설이 배제되게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 고음진동판이 그 중앙에 복수의 진동날개를 가진 개방형으로 마련되므로 진동날개들이 극소질량으로 되고 진동날개들 사이의 간격 조정을 통해 불필요한 저음을 제거할 수 있음과 동시에 고음영역의 확대와 미세조정에 매우 유리한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하이브리드 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 하이브리드 스피커에서 고음스피커와 저음스피커로 분해하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 하이브리드 스피커에서 고음스피커를 발췌하여 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 고음스피커에 적용된 고음진동판을 발췌하여 상세하게 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 하이브리드 스피커에 적용된 전극부재를 발췌하여 나타낸 저면사시도이다.
도 6은 본 발명의 하이브리드 스피커에서 바이어스 자기장의 이동경로를 표시하여 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예의 하이브리드 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7에서 고음스피커에 적용된 진동모듈을 발췌하여 상세하게 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 8의 평면도이다.
도 10은 도 8의 A-A선을 따라 잘라본 상태의 단면도이다.
도 11은 도 8의 B-B선을 따라 잘라본 상태의 단면도이다.
도 12는 도 8의 진동모듈에서 고음진동판을 발췌하여 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 하이브리드 스피커를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 첨부된 하이브리드 스피커의 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 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하이브리드 스피커를 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 스피커는 통상의 다이내믹 저음스피커(100)의 상부에 전자-형 고음스피커(200)가 하우징(300)을 통해 하나의 유닛을 이루도록 동축 결합되되 상기 저음스피커(100)의 저음진동판으로부터 발생되는 저음이 고음스피커(200)의 고음진동판에 형성되는 개방 홀을 통하여 발산되도록 동축 결합된다.
상기 다이내믹 저음스피커(100)는 컵-형 단면의 요크(110) 내에 저음용 영구자석(130)과 함께 폴-피스(132)가 마련되고 상기 요크(110) 외측의 바스켓(120)에 외측주연이 고정된 저음진동판(140)이 마련되되, 상기 저음진동판(140) 중앙하부의 보이스코일(142)이 요크(110) 상단내면과 폴-피스(132) 사이에 마련되는 에어 갭(134)의 공간에서 상하로 움직일 수 있도록 설치된 통상의 저음스피커이다. 상기 저음용 영구자석(130)은 통상 상단이 N극, 하단이 S극을 갖도록 착자(着磁)된다.
상기 다이내믹 저음스피커(100)의 요크(110) 하면에는 인쇄회로기판(PCB)으로 된 원판형의 전극부재(150)가 마련되고 상기 전극부재(150)는 고음스피커(200)의 상부 및 하부코일(211, 221)은 물론 저음스피커(100)의 보이스코일(142)과 회로를 이루고 연결되는 것이다. 상기 전극부재(150)는 원형기판의 하면주연부에 4분할된 노출전극(151~154)이 마련되고 노출전극(151~154)사이인 원형기판의 외측주면에 서로 대향하는 180도 각도로 고음스피커(200)의 상부 및 하부코일(211,221)과 저음스피커(100)의 보이스코일(142)에서 연장된 코일 선들을 인출하기 위한 코일선 인출홈(155,156)이 마련된다. 상기 노출전극 중 코일선 인출홈(155) 주위의 노출전극(151,152)은 저음부로 활용하고, 다른 코일선 인출홈(156) 주위의 노출전극(153,154)은 고음부로 활용하면 된다. 또한, 상기 전극부재(150)는 노출전극(151~154)을 선택적으로 이용하여 병렬접속 또는 직렬접속이나 채널분리가 이루어지도록 연결할 수 있다.
상기 전자-형 고음스피커(200)는 고음진동판(241)의 상부와 하부에 서로 대향하여 한 쌍을 이루는 제1, 제2자기회로(210,220)가 고음용 프레임(230) 내부에 수직 배열되며, 상기 제1자기회로(210)는 고음진동판(241)의 상면에 배치되는 상부코일(211)과, 이 상부코일(211)의 상면에 배치되는 상부영구자석(212)으로 구성되고, 상기 제2자기회로(220)는 고음진동판(241)의 하면에 배치되는 하부코일(221)과 이 하부코일(221)의 하면에 배치되는 하부영구자석(222)으로 구성된다. 이러한 전자-형 고음스피커(200)의 상부 및 하부영구자석(212,222)은 모두 상단이 N극, 하단이 S극을 갖도록 착자되므로 하이브리드 스피커의 영구자석들 모두가 동일한 자기방향을 갖게 배열된다.
상기 제1자기회로(210)의 상부코일(211)은 고음진동판(241)의 상면에 적층되고 상부코일(211)의 상면에 상부영구자석(212)이 적층되며, 제2자기회로(220)의 하부코일(221)은 고음진동판(241)의 하면에 적층되고 하부코일(221)의 하면에 하부영구자석(222)이 적층된다. 이와 같이 고음진동판(241)에 제1 및 제2자기회로(210, 220)의 상부 및 하부코일(211, 221)과 상부 및 하부영구자석(212, 222)이 동심을 이루고 상하로 적층 배열되면서 외경이 동일한 구조이므로 외곽사이즈의 축소와 확대가 자유롭고, 이로 인하여 귀속 삽입형의 초소형 고해상 이어폰으로는 물론 포터블, TV, 자동차 등의 일반 음장공간에 대응하는 대형 고해상 스피커로서의 제조가 가능하게 된다.
상기 상부 및 하부영구자석(212, 222)은 상부 및 하부코일(211, 221)의 내측으로 돌출됨과 동시에 대향 배치되게 마련됨이 바람직하다. 그 이유는 상부 및 하부영구자석(212, 222)의 대향 내면이 상부 및 하부코일(211, 221)에 장애받음 없이 그 내측중심을 향하여 돌출되어 있으므로 자속밀도가 높은 상부 및 하부영구자석(212, 222)의 내측 자기에너지를 구동바이어스로 사용할 수 있고 이로 인하여 자속손실이 없어 그대로 전달되어 음향변환 효율이 높게 된다.
상기 하부영구자석(222)의 상면중앙에는 저음영역과 고음영역이 겹치는 크로스 오버 부분에서의 특성 기복 완화를 위한 다공질의 고음제어 레지스터(225)가 마련될 수 있다. 상기 고음제어 레지스터(225)는 다공질 소재이면 족하나, 일예를 들면 부직포, 마이크로 타공소재 등이 사용된다.
상기 상부 및 하부코일(211,221)은 그 각각의 자기력선이 상호 대향되어 흐르도록 결선되고, 이를 통해 전자석화되는 진동모듈(240)의 고음진동판(241)이 상부 및 하부코일(211, 221)로부터 구동력을 얻는다. 상기 고음진동판(241)은 상기 상부 및 하부코일(211, 221)에 인가되는 전기적 양(+)의 주기 및 음(-)의 주기신호에 대응하여 상하진동을 행하게 된다.
상기 고음진동판(241)은 상하 대칭적으로 배치되는 상부 및 하부코일(211,221) 사이에 공극 없이 밀착되게 직접적으로 설치되되, 상기 상부 및 하부코일(211, 221)과 동심을 이루도록 설치된다.
상기 고음진동판(241)은 철, 니켈, 규소 등의 강자성체로 마련되되, 도 5의 가상선을 기준으로 하여 그 내측은 진동의 메인기능을 하는 바디(241a, body)와, 이 바디(241a)의 외측주연인 가상선 외측에 마련된 에지(241b, edge)로 구성되며, 바디(241a)의 중앙에는 방사상으로 절개된 꽃표(*)형상 홀(241f)에 의해 수개의 진동날개(241g)가 형성되고, 이러한 수개의 진동날개(241g)로 인하여 날개타입의 개방형 고음진동판이라 할 수 있다.
이러한 날개타입의 개방형 고음진동판(241)은 동일한 사이즈로 이루어지면서 상부 및 하부에 대칭적으로 배치되는 코일 사이에 직접적으로 설치되어 진폭공간이 필요 없어 외형적으로 슬림하게 구현되며, 상부코일(211) 및 하부코일(221)의 전자기력에 의해 직접적으로 구동되므로 자기저항이 감소하여 효율이 증가하고, 이로 인하여 전기신호에 대응한 신속한 응답성을 가지므로 매우 섬세한 음향재생이 가능하게 된다.
특히, 고음진동판(241)은 그 외측주연인 에지(241a)가 상부 및 하부코일(211,221)에 의해 지지된 상태에서 진동날개(241g)의 뿌리부분인 동일원주를 기준으로 하여 각각의 진동날개(241g)가 외팔보와 같이 자유롭게 상하 원호운동을 하면서 진동하게 된다(도 6의 점선부분 참조). 이에 따라 고음진동판(241)의 진동날개(241g)들 사이의 꽃표형상 홀(241f)에 의해 진동날개(241g) 자체에서 발생되는 저음영역은 역위상으로 스스로 소멸되게 되면서 진동날개(241g)가 원호운동에 의해 발생되는 고음 내지 초-고음만이 방출되게 된다.
상기 고음진동판(241)은 중앙에서 방사상으로 다수의 진동날개가 형성된 것으로만 도시하였으나 원형, 타원형, 사각형 등의 다양한 폐쇄형 홀로도 마련할 수 있다.
상기 고음용 프레임(230)은 그 내부에 하부영구자서(222), 하부코일(221), 진동모듈(240), 상부코일(211) 및 상부영구자석(212)을 순차적으로 탑재할 수 있도록 상단 및 하단이 개구되고 하단내측에 걸림 턱(231)이 형성된 원통형 부재로 마련되며, 원통형 부재의 한쪽에 상부 및 하부코일(211,221)의 코일 선을 인출하고 코일 선의 손상을 방지하기 위한 코일선 인출절개 홈(232)이 형성될 수 있다.
상기 하우징(300)은 고음스피커(200)의 상부로부터 저음스피커(100)의 바스켓(120)의 외측주면 및 그 하단을 감싸도록 씌워지는 캡-형 단면으로 마련되되, 알루미늄 등과 같은 비자성체 소재로 마련되며, 캡-형 단면의 상면중앙엔 음향방사를 위한 통공(310)이 형성되고 캡-형 단면의 하단은 그 내부에 조립되는 고음 및 저음스피커(200,100))를 장착할 수 있도록 하우징(300)의 중심방향으로 구부림이 가능하게 절곡부(320)가 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 하이브리드 스피커는 고음 및 저음스피커(200,100)의 바이어스 자기방향이 동일, 즉 고음스피커(200)의 상부 및 하부영구자석(212,222)과 저음스피커(100)의 저음용 영구자석(130)이 상부로부터 N극, S극, N극, S극의 순서로 동일하게 배치되기 때문에 다이내믹 저음스피커(100)의 영구자석(130)과 전자-형 고음스피커(200)의 상부 및 하부영구자석(212,222)이 자력을 갖지 아니하는 상태, 착자(着磁)공정이 이루어지지 아니한 상태에서 전자-형 고음스피커(200)와 다이내믹 저음스피커(100)의 조립작업공정을 용이하게 수행할 수 있으며, 이로 인하여 작업능률 및 생산성의 향상을 꾀할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 스피커는 다이내믹 저음스피커(100)의 영구자석(130)과 전자-형 고음스피커(200)의 상부 및 하부영구자석(212,222)이 자력을 갖지 아니하는 상태, 즉 착자(着磁)공정이 이루어지지 아니한 상태에서 전자-형 고음스피커(200)와 다이내믹 저음스피커(100)를 조립하고 이들을 하우징(300)으로 동축 결합한 반제품 상태의 하이브리드 스피커를 얻은 다음, 이러한 반제품 상태의 하이브리드 스피커를 착자기의 요크금형에 놓고 착자기를 가동시킴으로써 한 번의 착자(着磁)공정에 의한 자화를 구현할 수 있으며, 이로 인하여 착자공정, 인원 및 불량률의 감소 구현이 가능하게 된다는 이점이 있다.
도 7 내지 도 12는 본 발명에 따른 다른 실시예의 하이브리드 스피커를 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다. 여기서는, 일실시예의 하이브리드 스피커에서 전자-형 고음스피커(200)가 상이하나, 고음스피커(200) 중에서도 서로 대향하여 한 쌍을 이루는 제1, 제2자기회로(210,220) 사이에 마련되는 고음진동판(241)이 진동모듈(240)로 대체된 것을 제외하고는 일실시예의 하이브리드 스피커와 동일하게 구성된다.
상기 제1자기회로(210)의 상부코일(211)은 진동모듈(240)의 상면에 적층되고 상부코일(211)의 상면에 상부영구자석(212)이 적층되며, 제2자기회로(220)의 하부코일(221)은 진동모듈(240)의 하면에 적층되고 하부코일(221)의 하면에 하부영구자석(222)이 적층된다. 이와 같이 진동모듈(240)에 제1 및 제2자기회로(210, 220)의 상부 및 하부코일(211, 221)과 상부 및 하부영구자석(212, 222)이 동심을 이루고 상하로 적층 배열되면서 외경이 동일한 구조이므로 외곽사이즈의 축소와 확대가 자유롭고, 이로 인하여 귀속 삽입형의 초소형 고해상 이어폰으로는 물론 포터블, TV, 자동차 등의 일반 음장공간에 대응하는 대형 고해상 스피커로서의 제조가 가능하게 된다.
상기 진동모듈(240)은 고음진동판(241)의 주연부분이 하나의 댐퍼(242)에 의해 고음진동판(241)의 상면 및 하면을 지지되도록 인서트몰드방식으로 사출되고 상기 댐퍼(242)의 외측주면에 스토퍼(243)가 일체로 마련된다. 위와 같이 진동모듈(240)을 이루는 고음진동판(241)과, 스토퍼(243) 및 댐퍼(242)가 인서트몰드방식에 의해 사출 성형됨으로써 제조공정 및 불량의 최소화를 꾀할 수 있고, 상부 및 하부코일(211, 221)과 진동판(241)이 댐퍼(242)를 통해 틈새 없는 밀착구조의 구현이 가능하다. 가이드 홀(244)은 진동모듈(240)을 인서트 사출할 때 인서트몰드의 세팅돌기(도시되지 않음)에 의해 형성되는 것이나, 인서트몰드의 세팅돌기를 이용하여 고음진동판(241)을 정확한 위치에 세팅시키기 위함이다.
상기 댐퍼(242)는 상부 및 하부코일(211, 221)의 자기에너지를 손실 없이 전달하도록 고분자나 실리콘 등의 매우 부드러운 연성소재에 강자성의 분말 내지 입자(철, 니켈, 실리콘메탈, 코발트 등)가 혼합된 자성체 댐퍼로 마련된다. 이렇게 고음진동판(241)의 댐퍼(242)가 매우 부드러운 자성체 댐퍼로 마련되기 때문에 자기저항이 낮고 자성체 댐퍼가 상부 및 하부코일(211, 221) 사이에 별도의 공간 없이 직접 접촉되므로 상부 및 하부코일(211, 221)의 자기에너지를 손실 없이 전달함과 동시에 고음진동판(241)의 진폭확대에 기여할 수 있으며, 이로 인하여 음향변환 효율이 증가되면서 저음재생 한계주파수가 낮아져 전대역의 재현에 유리하다.
상기 댐퍼(242)와 스토퍼(243)의 접면에는 분리됨을 방지함과 동시에 확실한 결합력이 유지되도록 맞춤요철(245)이 형성된다. 상기 맞춤요철(245)은 댐퍼(242)의 외측에 형성된 링 형상의 홈과, 스토퍼(243)의 내측엔 홈과 상응하는 형상인 링 형상의 돌기로 구성된다.
상기 맞춤요철(245)은 사각형으로 도시하였으나 삼각형, 원형 등과 같이 서로 맞춤 결합되는 형상이면 어떠한 형상이라도 무방하다. 상기 스토퍼(243)는 상부 및 하부코일(211, 221)간의 정확한 간격유지가 이루어지도록 견고한 소재로 마련됨과 동시에 상부 및 하부코일(211, 221)의 자기에너지를 손실 없이 전달하기 위해 강자성체로 마련될 수 있다.
상기 고음진동판(241)은 스토퍼(243)와 마찬가지로 철, 니켈, 규소 등의 강자성체로 마련되고, 도 12의 가상선을 기준으로 하여 그 내측은 진동의 메인기능을 하는 바디(241a, body)와, 이 바디(241a)의 외측주연인 가상선 외측에 마련된 에지(241b, edge)로 구성되며, 상기 고음진동판(241)의 에지(241b) 부분인 외측주연에는 균일한 형상으로 다수개의 몰드트랙(241c)을 마련함으로써 몰드트랙2(41c)들 사이에 각각 브리지 에지(241d)가 마련된다.
이러한 고음진동판(241)은 외측주연에 다수의 브리지를 갖는 브리지 에지(241d)가 마련되고 이 브리지 에지(241d)가 연성소재의 댐퍼(242)에 의해 지지됨으로써 고음진동판(241)의 외주지지부분 전체구간에 걸쳐 유연성이 증가되고, 이로 인하여 도 11의 점선과 같이 상하로 진폭변위가 커지게 되므로 저음확대와 음향변환 효율증가에 매우 유리하다.
또한, 상기 고음진동판(241)의 바디(241a)는 그 중앙에서 방사상으로 절개된 꽃표(*)형상 홀(241f)에 의해 수개의 진동날개(241g)가 형성되고, 이러한 수개의 진동날개(241g)로 인하여 날개타입의 개방형 고음진동판이라 할 수 있다.
이러한 날개타입의 개방형 고음진동판(241)은 그 외측주연인 브리지 에지(241d)가 댐퍼(242)에 의해 지지된 상태에서 진동날개(241g)의 뿌리부분인 동일원주를 기준으로 하여 각각의 진동날개(241g)가 외팔보와 같이 자유롭게 상하 원호운동을 하면서 진동하게 된다(도 7의 점선부분 참조). 이에 따라 고음진동판(241)의 진동날개(241g)들 사이의 꽃표형상 홀(241f)에 의해 진동날개(241g) 자체에서 발생되는 저음영역은 역위상으로 스스로 소멸되게 되면서 진동날개(41g)가 원호운동에 의해 발생되는 고음 내지 초-고음만이 방출되게 된다.
도 13은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 하이브리드 스피커를 나타낸 단면도이다. 여기서는, 하이브리드 스피커의 전자-형 고음스피커(200)가 제1 및 제2자기회로(210,220)인 코일과 영구자석을 수평배치 구조로 마련하되 코일 내측에 영구자석을 배치한 것을 제외하고는 다른 실시예의 하이브리드 스피커와 동일한 구성이다.
다시 말해서, 제1자기회로(210)는 와셔형의 상부코일(211) 내부에 와셔형의 상부영구자석(212)이 배치되고, 제2자기회로(220)는 와셔형의 하부코일(221) 내부에 와셔형의 하부영구자석(222)이 배치되며, 상기 상부 및 하부영구자석(212,222)은 상부 또는 하부코일(211,221)의 내부에서 고음진동판(241)과의 간격 제어로 상하 자기장의 밸런스를 유지시키기 위한 보터타입의 상부 및 하부리미터(limiter)(214,224)에 의해 안착 배치되게 된다.
상기와 같이 구성된 또 다른 실시예의 하이브리드 스피커에 의하면, 상부 및 하부코일(211,221)과 상부 및 하부영구자석(212,222)을 수평배치 구조로 마련하되 상부 및 하부코일(211,221) 내측에 상부 및 하부영구자석(212,222)을 배치함으로써 얇은 초슬림형 스피커를 확보할 수 있으며, 상부 및 하부영구자석(212,222)의 반대극간 거리가 상부 및 하부리미터(214,224)에 의해 상호 대칭되어 근접된 상부 및 하부영구자석(212,222)의 내측자기장을 고음진동판(241)의 구동바이어스로 이용할 수 있어 자기저항감소 및 효율증가를 꾀할 수 있는 것이다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이 발명의 설명에 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.
100: 저음스피커 120: 바스켓
130: 저음용 영구자석 140: 저음진동판
200: 고음스피커 210: 제1자기회로
211: 상부코일 212: 상부영구자석
214: 상부리미터 220: 제2자기회로
221: 하부코일 222: 하부영구자석
224: 하부리미터 230: 고음용 프레임
240: 진동모듈 241: 고음진동판
242: 댐퍼 243: 스토퍼
244: 가이드 홀 300: 하우징
310: 통공 320: 절곡부

Claims (5)

  1. 컵-형 단면의 요크 내에 저음용 영구자석과 함께 폴-피스가 마련되고 요크 외측의 바스켓에 외측주연이 고정된 저음진동판이 마련되며, 상기 요크 상단과 폴-피스 사이의 공간인 에어 갭으로 저음진동판의 중앙하부에 마련된 보이스코일이 상하로 움직일 수 있도록 설치된 통상의 다이내믹 저음스피커;
    고음진동판의 상부와 하부에 대향하여 한 쌍을 이루고 제1, 제2자기회로가 배열되되 고음용 프레임 내에 그 하단으로부터 하부영구자석, 하부코일, 고음진동판, 상부코일 및 상부영구자석이 순차적으로 수직 배열된 전자-형 고음스피커;
    상기 다이내믹 저음스피커의 상부에는 저음스피커의 저음진동판으로부터 발생되는 저음이 고음스피커의 고음진동판에 형성된 홀을 통하여 발산되도록 전자-형 고음스피커를 하나의 유닛으로 동축 결합시키기 위한 하우징; 으로 구성되며,
    상기 저음스피커의 저음용 영구자석과 고음스피커의 상부 및 하부영구자석이 동일한 자기방향으로 배열되어 각각의 영구자석을 착자하기 전에 전자-형 고음스피커와 다이내믹 저음스피커로 조립하고 이들을 동축 결합한 다음 한 번의 착자(着磁)로 자화를 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스피커.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 및 하부영구자석은 영구자석들의 내부 자기력을 구동바이어스로 사용할 수 있도록 상부 및 하부코일의 내측으로 돌출됨과 동시에 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스피커.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고음진동판의 홀은 바디의 중앙에서 방사상으로 절개된 꽃표형상에 의해 수개의 진동날개가 형성된 날개타입으로 마련되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스피커.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고음진동판은 그 주연부분의 상면 및 하면을 지지되도록 하나의 댐퍼에 의해 인서트 몰드 방식으로 사출되고 댐퍼의 외측주면에 스토퍼가 일체로 마련된 진동모듈로 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스피커.
  5. 컵-형 단면의 요크 내에 저음용 영구자석과 함께 폴-피스가 마련되고 요크 외측의 바스켓에 외측주연이 고정된 저음진동판이 마련되며, 상기 요크 상단과 폴-피스 사이의 공간인 에어 갭으로 저음진동판의 중앙하부에 마련된 보이스코일이 상하로 움직일 수 있도록 설치된 통상의 다이내믹 저음스피커;
    고음진동판의 상부와 하부에 대향하여 한 쌍을 이루는 제1, 제2자기회로가 고음용 프레임 내에 배열되되 고음용 프레임 내에 그 하단으로부터 제2자기회로, 고음진동판, 제1자기회로가 순차적으로 수직 배열된 전자-형 고음스피커;
    상기 다이내믹 저음스피커의 상부에는 저음스피커의 저음진동판으로부터 발생되는 저음이 고음스피커의 고음진동판에 형성된 홀을 통하여 발산되도록 전자-형 고음스피커를 하나의 유닛으로 동축 결합시키기 위한 하우징; 으로 구성되며,
    상기 전자-형 고음스피커의 제1자기회로는 와셔형의 상부코일 내부에 와셔형의 상부영구자석이 배치되고, 전자-형 고음스피커의 제2자기회로는 와셔형의 하부코일 내부에 와셔형의 하부영구자석이 배치되며, 상기 상부 및 하부영구자석은 상부 또는 하부코일의 내부에서 고음진동판과의 간격 제어로 상하 자기장의 밸런스를 유지시키기 위한 보터타입의 상부 및 하부리미터(limiter)에 의해 안착 배치되며,
    상기 저음스피커의 저음용 영구자석과 고음스피커의 상부 및 하부영구자석이 동일한 자기방향으로 배열되어 각각의 영구자석을 착자하기 전에 전자-형 고음스피커와 다이내믹 저음스피커로 조립하고 이들을 동축 결합한 다음 한 번의 착자(着磁)로 자화를 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스피커.
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