KR102456817B1

KR102456817B1 - 복수의 드라이브 유닛을 갖춘 라우드스피커 유닛

Info

Publication number: KR102456817B1
Application number: KR1020227007379A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 제프리 스퀵; 티모시 루벤 스퀵
Original assignee: 메이츠 홀딩 비.브이.
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2022-10-21
Also published as: EP3516885B1; JP7074408B2; KR20220146675A; CN109937582B; EP3516885A1; WO2018056814A8; WO2018056814A1; US20200037078A1; KR20190053196A; CN109937582A; US10893367B2; JP2019530353A; KR20220035270A; NL2017514B1

Abstract

멤브레인(2)과, 이 멤브레인(2)을 구동하는 복수의 드라이브 유닛(5)을 갖춘 라우드스피커 유닛으로서, 복수의 드라이브 유닛(5) 각각은 n개의 보이스 코일(3)과, 적어도 n+1개의 자석(4)을 가지며, n은 1 이상의 정수이다. 자석(4)은 축 방향 자화를 가지며, 적어도 n+1개의 자석 중 인접한 것들의 유사한 극성 부분이 서로 마주본 채로 축 방향으로 적층된다. 적어도 n+1개의 자석(4)은 자석 이격 거리(d_m)로 적층에서 분리되며, 자석 이격 거리(d_m)는 적어도 n개의 보이스 코일(3)의 적층 방향의 폭(w_s)과 실질적으로 동일하다.

Description

복수의 드라이브 유닛을 갖춘 라우드스피커 유닛 {LOUDSPEAKER UNIT WITH MULTIPLE DRIVE UNITS}

본 발명은 멤브레인과, 이 멤브레인을 구동하는 복수의 드라이브 유닛을 갖춘 라우드스피커 유닛(loudspeaker unit)에 관한 것이다.

국제 특허 공개 공보 WO 2013/047792호는 경량이고 얇은 디자인을 가진 스피커를 개시하고 있는데, 여기서 복수의 드라이브 유닛은 다이어프램에 평행하게 연결된다. 드라이브 유닛은 각각, 서로 인접하여 평행하게 위치되고 스피커의 프레임에 연결되는 복수의 코일 부재와, 다이어프램에 부착된 자석을 갖춘 복수의 자기 부재를 구비한다. 이 문헌에서, 코일 부재는 복수의 직렬 연결된 권선을 포함할 수 있다.

미국 특허 공개 공보 US 2006/222200호는 자기 회로 및 진동자를 갖춘 다이내믹 라우드스피커(electrodynamic loudspeaker)를 개시한다. 진동자는, 코일 보빈의 일부에 고정되고 그 주위에 감긴 2개의 보이스 코일(voice coil)을 갖춘 단일의 코일 보빈을 포함한다. 2개의 보이스 코일은 자석의 다른 극을 마주보고 있다. 또한, 자기 부재는 보이스 코일로부터 이격된 위치에서 코일 보빈에 고정된다.

본 발명은 효율 및 전력 면에서 향상된 성능을 가진 개선된 라우드스피커 유닛을 제공하고자 한다.

본 발명에 따르면, 전술된 바와 같은 라우드스피커 유닛이 제공되는바, 복수의 드라이브 유닛 각각은 n개의 보이스 코일과, 적어도 n+1개의 자석을 포함하고, n은 1 이상의 정수이며, 상기 적어도 n+1개의 자석은, 축 방향 자화를 갖고서 상기 적어도 n+1개의 자석 중 인접한 것들의 유사한 극성 부분이 서로 마주본 채로 축 방향으로 적층되는 자석이고, 상기 적어도 n+1개의 자석은 자석 이격 거리로 적층에서 분리되며, 상기 자석 이격 거리는 상기 n개의 보이스 코일의 적층 방향의 폭과 실질적으로 동일하다.

본 발명의 구조 및 관계있는 부재의 방위는 더욱 효율적이고 비용 효과가 높은 라우드스피커 유닛을 제공할 수 있게 한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 라우드스피커 유닛의 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 라우드스피커 유닛(1)의 상부를 도시한 측면도이다.
도 1c는 도 1a에 도시된 라우드스피커 유닛(1)의 하부와 관련된 측면도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라우드스피커 유닛의 측면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 라우드스피커 유닛의 ⅡB-ⅡB선 단면도이다.

본 발명은 간단한 구조와 전자적 디자인을 가진 개선된 라우드스피커 유닛을 제공하며, 이에 따라 종래 기술의 라우드스피커보다 기술적인 의미 및 비용 효율 면에서 이점을 갖는다. 종래 기술의 다이내믹 라우드스피커는 자기장을 자기 갭으로 통과시키는, 자석과, 극성 편으로 된 자기 회로, 백판 및 상판을 사용한다. 자기 갭에는, 음파를 생성하는 원뿔체에 기계적으로 결합된 보이스 코일이 위치된다. 정전형(electrostatic type) 라우드스피커와 평판형 라우드스피커에는 다른 원리가 이용된다. 정전형 라우드스피커의 경우에는, 라우드스피커의 전력 용량을 증가시키면 인덕턴스가 증가하고, 감도는 비교적 제한되며, 구조는 생성할 수 있는 최대 음량을 고려하여 큰 포맷(format)을 필요로 한다. 정전형 라우드스피커 및 평판형 라우드스피커는 제한된 동적 범위와 불량한 저주파수 응답이라는 단점을 갖고 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 너무 높은 인덕턴스를 갖지 않고서 더 강력하며 효율적인 라우드스피커 유닛이 제공되게 되는데, 즉 인덕턴스의 (상당한) 증가 없이 전력이 증가할 수 있다. 또한, 감도가 증가되고, 폐쇄된 자기 회로가 없기 때문에 라우드스피커 유닛의 크기가 비교적 작게 될 수 있다. 복수의 드라이브 유닛이 채택됨에 따라, 소리를 생성하는 멤브레인에 대한 지지가 더욱 균등하게 분산되어, 멤브레인의 수명과 요구되는 강성에 긍정적인 영향을 끼치게 된다(멤브레인 공명은, 비효율적인 방식으로 멤브레인의 이동 질량을 증가시킬 필요 없이, 덜 두드러지게 될 것이다). 이는 멤브레인과 전체 라우드스피커 유닛의 수명 및 효율을 향상시킬 것이다.

도 1a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 라우드스피커 유닛(1)의 사시도로서, 명확히 하기 위해 드라이브 유닛(5)과 관련된 보이스 코일(3)을 갖춘 (편평한) 멤브레인(2)이 라우드스피커 유닛(1)의 나머지 부분과 별도로 도시되어 있다. 도 1b는 도 1a에 도시된 라우드스피커 유닛(1)의 상부를 도시한 측면도이고, 도 1c는 도 1a에 도시된 라우드스피커 유닛(1)의 하부와 관련된 측면도이다. 멤브레인(2)은 도 1a-1c에 도시된 편평한 멤브레인(2)의 실시예와 상이한 형상을 가질 수 있음을 알아야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 라우드스피커 유닛(1)은 멤브레인(2)과, 이 멤브레인(2)을 구동하는 복수의 드라이브 유닛(도 1c에서 화살표 5로 표시됨)을 갖는다. 복수의 드라이브 유닛(5) 각각은 일 실시예에서 적어도 하나의 보이스 코일(3)과 적어도 2개의 자석(4)을 포함하거나, 보다 포괄적인 의미로 n개의 보이스 코일(3)과 적어도 n+1개의 자석(4)을 포함하고, n은 1보다 크거나 같은 정수이다. 적어도 2개(n+1, n≥1)의 자석(4)은, 축 방향 자화를 갖고서 적어도 2개의 자석 중 인접한 것들의 유사한 극성 부분(N/S)이 서로 마주본 채로(즉, 반대 극성으로 방위를 가진 채로) 축 방향으로 적층되는 자석(4)이다. 적어도 2개의 자석은 자석 이격 거리(d_m)로 적층에서 분리되며, 자석 이격 거리(d_m)는 적어도 하나(n, n≥1)의 보이스 코일(3)의 적층 방향의 폭(w_s)과 실질적으로 동일하다. 이러한 형태는 임의의 상판, 하판, 극성 편, 또는 다른 자기장 안내 부재를 필요로 하지 않기 때문에, 구성이 복잡하지 않고 간단하며 경제적이다. 또한, 2개의 자석(4) 사이에서 보이스 코일(3)의 구조적인 위치 설정은 2배의 행정으로 움직일 가능성을 허용하여, 라우드스피커 유닛(1)의 성능을 크게 증대시킨다.

도 1b의 측면도로 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 보이스 코일(3)이 멤브레인(2)에 기계적으로 고정되는데, 즉 멤브레인(2)은 적어도 하나의 보이스 코일(3)과 동일한 운동을 하게 될 것이다. 보이스 코일(3)이 자석(4)보다 가볍게 되도록 설계될 수 있어, 라우드스피커 유닛(1)의 동적 응답이 더욱 우수하게 될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 보이스 코일(3)이 실린더 형상의 지지 부재(6)에 부착되어, 예컨대 실린더 형상의 지지 부재(6)의 외부 표면에 감긴 코일로 제공된다. 실린더 형상의 지지 부재(6)는, 예를 들어 그 적절한 내경을 선택함으로써 적어도 2개의 자석(4)에 대해 이동 가능하다.

도 1a의 사시도에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 복수의 드라이브 유닛(5; 그 자석(4)을 명확하게 볼 수 있음)은 평행한 배열로 위치된다. 드라이브 유닛(5)은 예를 들면 격자형 또는 원형 패턴으로 (멤브레인(2)의 표면적에 걸쳐) 균일하게 분포될 수 있다. 다른 선택적인 실시예에서, 드라이브 유닛(5)은 그룹으로 되거나, 비균일한 분포로 제공될 수 있다. 이는 본 발명의 라우드스피커 유닛(1)에 의해 특정한 음향 특성이 제공될 수 있게 한다.

드라이브 유닛(5)의 자석(4)은, 예를 들면 자석(4)의 체적을 고려하여 높은 자기장을 제공하는 네오디뮴 자석으로 구현된다. 다른 실시예에서, 적어도 2개의 자석(4)은 실린더 형상의 자석으로서, 이는 관련된 보이스 코일(3)과의 양호한 상호 작용을 제공한다. 더욱 일반적으로 말하면, 적어도 2개의 자석(4)은 원통형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다각형 단면(적어도 하나의 보이스 코일(3)의 형상이 적어도 2개의 자석(4)의 형상과 일치하여 선택된다)을 가진 축 모양의 자석이다.

도 1c의 측면도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 자석(4)은 스페이서(7)에 의해 자석 이격 거리(d_m)로 고정된다. 본 발명의 실시예는 특별히 자기 회로를 필요로 하지 않기 때문에, 스페이서(7)는 예를 들어 라우드스피커 유닛(1)의 비용 효과적인 조립 및 제조를 가능하게 하는 플라스틱 재료와 같은 비자성 재료로 이루어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스페이서(7)는, 동일한 극(N/S)이 서로 마주보아 인접한 자석(4)의 자력을 사용하는 가상의 스페이서일 수 있다. 소형의 구조 부재가 라우드스피커 유닛에 위치되어 각 드라이브 유닛(5)의 적어도 2개의 자석(4)을 제 위치에 유지할 수 있다.

또한, 도 1c에는 적어도 2개의 자석(4)이 라우드스피커의 베이스 프레임(8)에 고정되게 부착되는 실시예의 구현이 도시되어 있다. 라우드스피커의 베이스 프레임(8)도 플라스틱과 같은 비자성 재료로 이루어질 수 있지만, 구조상의 이유로 금속 (심지어는 자성의) 재료로 제조될 수도 있다.

라우드스피커 유닛(1)의 구조적 강성을 더욱 향상시키기 위해, 제1 링부재(9)와 상부 링부재(10)를 포함하는 추가의 구조 부재(9-11)가 구비될 수 있다. 수직 기둥(11)은 제1 링부재(9)와 상부 링부재(10)를 라우드스피커의 베이스 프레임(8)에 기계적으로 상호 연결하기 위해 구비될 수 있다. 상부 링부재(10)는 멤브레인(2)의 정적인 링 부분을 지지하도록 구비될 수 있다.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라우드스피커 유닛(1)의 측면도를 도시하고, 도 2b는 도 2a에 도시된 라우드스피커 유닛(1)의 ⅡB-ⅡB선 단면도를 도시한다. 이 실시예에서는, 각 드라이브 유닛(5)에 더 많은 보이스 코일(3)과 이에 따라 더 많은 자석(4)이 구비되는데, 특히 4개의 드라이브 유닛(5) 각각에는 3개의 보이스 코일(3)과 4개의 자석(4)이 구비된다. 이 실시예를 구성하는 다른 부재들은, 도 1a-1c의 실시예를 참조하여 설명되고 동일한 참조 번호를 사용하여 표시된 부재들과 유사하다.

포괄적인 표현으로, 이들 실시예의 그룹은, 적어도 하나의 보이스 코일(3)이 n개의 보이스 코일(3)과 n+1개의 자석(4)을 포함하고, n은 2보다 큰 정수인 것으로 설명될 수 있다. 도 2a 및 2b의 실시예에서 n=3이다. n개의 보이스 코일(3)은 코일 이격 거리(d_s)만큼 떨어져 축 방향으로 위치되고, 코일 이격 거리(d_s)는 자석(4)의 적층 방향의 폭(w_m)과 실질적으로 동일하다. 본 설명에서 사용된 치수(d_s, d_m, w_s, w_m)는 도 2a 및 2b의 측면도 및 단면도에 명확하게 표시되어 있다.

다른 실시예에서, n개의 보이스 코일(3) 중 인접한 것들은 반대의 권선 방향을 갖는다. 각 드라이브 유닛(5)의 적층에 있는 자석(4)의 극성 방위(즉, 마주하는 자극(N/S))와 상호 작용하여, 이는 멤브레인(2)의 움직임을 증폭시킬 수 있고, 그 결과 라우드스피커 유닛(1)의 성능이 향상됨을 알 수 있다.

도면을 참조하여 설명된 모든 실시예에 대해, 또 다른 실시예가 고려될 수 있다. 하나의 다른 실시예에서, 복수의 드라이브 유닛(5) 각각의 적어도 하나의 보이스 코일(3)은 병렬 회로 연결로 서로 전기적으로 연결된다. 이는 평행하게 위치된 모든 드라이브 유닛(5)의 적절하고 유사한 작동을 보장한다. 대안으로서, 복수의 드라이브 유닛(5) 각각의 적어도 하나의 보이스 코일(3)은 조합된 병렬 및 직렬 회로 연결로 서로 전기적으로 연결된다. 이 실시예는 특정한 요구 또는 사양을 위해 라우드스피커 유닛(1)의 특성을 변경하는 것을 허용하게 될 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 복수의 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었다. 일부 부품 또는 부재의 변형 및 대안적인 구현이 가능하며, 첨부된 청구 범위에서 정의된 보호 범위에 포함된다.

Claims

멤브레인(2)과, 상기 멤브레인(2)을 구동하는 복수의 드라이브 유닛(5)을 갖춘 라우드스피커 유닛으로서,
상기 복수의 드라이브 유닛(5) 각각은 n개의 보이스 코일(3)과, 적어도 n+1개의 자석(4)으로 구성되는 적층을 포함하고, n은 2 이상의 정수이며,
상기 적어도 n+1개의 자석(4)은, 축 방향 자화를 갖고서 상기 적어도 n+1개의 자석 중 인접한 것들의 유사한 극성 부분이 서로 마주본 채로 축 방향으로 적층되는 자석이고,
상기 적어도 n+1개의 자석(4)은 자석 이격 거리(d_m)로 상기 적층 내에서 분리되며, 상기 자석 이격 거리(d_m)는 상기 축 방향의 상기 n개의 보이스 코일(3) 중 하나의 보이스 코일의 폭(w_s)과 실질적으로 동일하고,
상기 적어도 n+1개의 자석(4)은 스페이서(7)에 의해 상기 자석 이격 거리(d_m)로 고정되며, 상기 스페이서(7)는 비자성 재료로 되고,
상기 n개의 보이스 코일(3)은 코일 이격 거리(d_s)만큼 떨어져 상기 축 방향으로 위치되고, 상기 코일 이격 거리(d_s)는 상기 축 방향의 n+1개의 자석(4) 중 하나의 자석의 폭(w_m)과 실질적으로 동일하고,
상기 n개의 보이스 코일(3) 중 인접한 것들은 반대의 권선 방향을 갖는 라우드스피커 유닛.
제1항에 있어서,
상기 n개의 보이스 코일(3)은 상기 멤브레인(2)에 기계적으로 고정된 라우드스피커 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 n개의 보이스 코일(3)은 실린더 형상의 지지 부재(6)에 부착된 라우드스피커 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 드라이브 유닛(5)은 평행한 배열로 위치된 라우드스피커 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 n+1개의 자석(4)은 네오디뮴 자석인 라우드스피커 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 n+1개의 자석(4)은 실린더 형상의 자석인 라우드스피커 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 n+1개의 자석(4)은 라우드스피커의 베이스 프레임(8)에 고정되게 부착된 라우드스피커 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 드라이브 유닛(5) 각각의 상기 n개의 보이스 코일(3)은 병렬 회로 연결로 서로 전기적으로 연결된 라우드스피커 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 드라이브 유닛(5) 각각의 상기 n개의 보이스 코일(3)은 조합된 병렬 및 직렬 회로 연결로 서로 전기적으로 연결된 라우드스피커 유닛.