KR200276116Y1

KR200276116Y1 - 스피커 시스템

Info

Publication number: KR200276116Y1
Application number: KR2020020001989U
Authority: KR
Inventors: 윤정훈
Original assignee: 정훈스피커시스템 주식회사
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2002-05-22

Abstract

본 고안은 저가의 고음질 재생 스피커 시스템에 관한 것이다.

본 고안은 음성신호에 따라 음성을 재생하는 스피커 시스템에 있어서, 음압을 발생시키는 음압 발생장치; 상기 음압 발생장치로부터 발생된 음압이 통과할 수 있도록 무수히 많은 음압통과홀을 갖는 제1의 센터폴 요크; 상기 제1의 센터폴 요크를 적어도 둘러싸고 있는 마그네트; 상기 제1의 센터폴 요크를 둘싸며 상기 마그네트와 음압발생장치 사이에 배치된 제1 플레이트; 상기 제1의 센터폴 요크와 일정간격을 두고 배치된, 무수히 많은 음압통과홀을 갖는 제2의 센터폴 요크; 상기 제2의 센터폴 요크를 둘러싸며, 상기 마그네트에 인접하여 배치되는 제2의 플레이트; 및 상기 제1의 센터폴 요크와 제2의 센터폴 요크 사이의 일정 공간에 배치되는 와이어 진동판를 포함하며; 상기 와이어 진동판은 단일 도전성 와이어를 왕복 교차 배열하되, 인접하는 2개의 와이어를 하나 걸러 탄성부재로 부착하여 이루어지며; 상기 와이어 진동판의 와이어에 입력되는 음성신호에 따른 전류에 의해 와이어에 작용하는 자계와 상기 마그네트의 고정 자계가 상호 작용하여 상기 탄성부재를 중심으로 와이어가 진동하는 것을 특징으로 한다.

Description

스피커 시스템{A Speaker System}

본 고안은 음압의 제어에 의한 스피커 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정 영구자석과 와이어에 흐르는 전류에 의한 와이어 자계가 상호 작용하여 발생하는 와이어 진동에 의한 음압제어를 이용한 스피커 시스템에 관한 것이다.

소리란 공기의 진동 즉, 작은 압력의 변화인 것으로, 이러한 진동에 따른 압력변화의 원리를 이용하여 음을 재생하는 것이 스피커의 원리이다.

일반적으로 스피커는 다양한 종류의 것이 다수 제안되고 있지만, 형태에 따라 분류하면 콘(Corn)형, 돔(Dome)형, 혼(Horn)형 등으로 분류되는 동전형 스피커, 상기 동전형 스피커와는 달리 진동판이 전면 구동이 되어 주로 트위터로서 사용되는 리본형 스피커, 좁은 간격으로 2개의 전극을 설치하여 정전기의 힘으로 흡인, 반발하여 동작하는 스피커, 피에조 효과를 이용한 하이플리머 스피커 등이 있으며, 이를 다시 주파수 특성에 따라 분류하면 저음 전용의 스피커 유니트인 우퍼, 중음 전용의 스피커 유니트인 스코커 또는 미드레인지 및 고음 전용의 스피커 유니트인 트위터 등을 들 수 있다.

일반적인 스피커의 구조를 이해하기 위하여 대표적으로 사용되는 콘형 스피커의 구조를 예를 들어 설명한다.

도 1 은 일반적인 콘형 스피커의 일 예를 보인 단면도이다.

즉, 스피커(10)는 진동판(11)과 센터 캡(12)이 형성된 프레임(13)의 하측에는 중앙부에 센터 폴 요크(15)가 구비된 플레이트(14)가 배치되며, 상기 플레이트(14)의 외주면에는 마그네트(16)이 구비된다.

또 프레임(13)의 내측과 진동판(11)의 내측 사이에는 댐퍼(17)가 구비되며 진동판(11)의 내주면에는 보이스 코일(17)의 상단부가 연결되고 그 하단부는 상기 플레이트(14)의 내주면과 센터 폴 요크(15)의 외주면 사이에 위치된다.

또한, 상기 프레임(13)의 적당한 곳에는 음성신호가 입력되는 입력단자(18)가 구비된다.

따라서, 상기 입력단자(18)에 전기적 음성신호가 입력되면 보이스코일(17)에 전류가 흐르게 되어 센터 폴 요오크(15)와 플레이트(14) 그리고 마그네트(16)은 자기 회로를 형성하게 되고, 자기회로에 의해 형성된 자장의 영향으로 상기 보이스 코일(18)은 상기 센터 폴 요크(15)의 외주면을 중심으로 상하로 진동하게 된다.

상기와 같은 원리에 의해 보이스 코일(18)이 상측으로 동작되면 상기 진동판(11)이 보이스 코일(18)의 동작에 의해 상측으로 이동하게 되며 "＋"음압이 발생하게 되고, 보이스 코일(18)이 하측으로 동작되면 상기 진동판(11)이 보이스 코일(18)의 동작에 의해 하측으로 이동하게 되며 "－"음압이 발생하게 되고 도 2에 표현된 재생 파형 곡선과 같이 되며, 주파수 범위가 대략 20㎐∼20㎑ 정도일 때 비로소 소리로서 귀(耳)로 감지될 수 있다.

그러나, 상기와 같은 일반적인 구조의 스피커에 있어서는 다음과 같은 가장 선행해야 할 해결의 문제점이 있었다.

즉, 상술한 동작원리에 의해 스피커의 음향이 외부로 방사될 때 음향은 댐퍼(17)와 진동판(11) 그리고 센터 캡(12)을 통하여 외부로 방사되는데 이와 같은 일련의 동작을 진행하며 음향이 외부로 방사되는 동안에 댐퍼(17)와 진동판(11) 그리고 센터 캡(12)에서는 진동과 그에 따른 진동음이 유발되는 문제점이 있었다.

상기와 같이 댐퍼(17)와 진동판(11) 그리고 센터 캡(12)에서 발생되는 진동음은 스피커를 통하여 외부로 방사되는 재생음과 혼합되어 결국 스피커에서 음향이 발생할 때 잡음이 섞여 나오게 되는 요인이 되었고, 그와 같은 요인은 스피커의 질을 가늠하는 척도가 되고 있다.

뿐만 아니라 상술했던 바와 같이 댐퍼(17)와 진동판(11) 그리고 센터 캡(12)에서 발생되는 진동에 의해 댐퍼(17)와 진동판(11) 그리고 센터 캡(12)은 관성의 영향에 의해 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환하는 과정에서 과도 특성(transient characteristics)이 나빠지는 요인이 되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 출원인은 도 3에 나타낸 바와 같이 공고번호 1992-2443호에 개시된 스피커 시스템을 제안한 바 있다. 이 시스템은, 상, 하로 통하도록 3개의 방을 갖는 실린더(28)와, 상기 실린더(28)의 중공내에 수평을 내재되는 진동자(25)와, 상기 진동자(25)의 일측에 고정 설치되는 센터폴 및 요오크(21), 플레이트(32) 및 마그네트(23)으로 된 자기회로와, 상기 진동자(25)의 중앙 외주면(25')의 좌우측 게이트와, 상기 실린더(28)의 내부 좌, 우 벽면과, 상기 실린더(28)의 좌측에 연결된 고압탱크(29)와, 상기 실린더(28)의 우측에 연결된 저압탱크(29')와, 상기 실린더(28)의 상부 중앙 개구부에 일체화되어 설치된 호온(27)을 구비하여 한 쌍의 입력단자(23),(23')로 음성신호 전압이 인가될 때 음성신호 전압에 따라 상기 진동자(25)의 좌,우 게이트가 변위되어 상기 실린더(28)의 내부 벽면을 개폐시킴에 따라 상기 내부벽면을 통하여 송출되는 음압의 량을 제어하는 것이다.

그러나, 이러한 시스템은 종래의 일반적인 콘형 스피커에 비해 음질 상 우수한 재생 효과를 얻을 수 있지만, 음성신호 전압에 따라 상기 진동자(25)를 정밀하게 제어하기 위해서는 진동자 등을 정밀하게 제작해야 할 뿐만 아니라 그 구조적 특징에 의해 초정밀 제어에는 어느 정도 한계가 있다. 결국, 이러한 문제점은 스피커를 대량생산할 수 있는 여지가 없애 스피커의 제작비용을 증가시키게 된다. 따라서, 고음질의 스피커의 대중화를 저해하는 요인이 되고 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고음질의 재생이 가능한 스피커를 대량 생산하기 적합한 새로운 구조의 스피커 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 스피커의 일 예를 보인 단면도.

도 2는 종래의 스피커의 동작특성에 대한 파형도.

도 3은 종래 다른 스피커 구조를 나타낸 단면도.

도 4는 본 고안에 따른 음압을 이용한 스피커 시스템의 단면 구성도.

도 5는 본 고안에 따른 와이어 진동판의 요부를 상세히 보이기 위해 일부 발췌하여 확대한 사시도.

도 6은 본 고안에 따른 와이어 진동판의 동작상태를 보이기 위한 단면도.

도 7은 본 고안에 따른 음압을 이용한 스피커 시스템의 다른 실시 예를 보인 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20;음압 발생부 30;마그네트

40;와이어 진동판 41;테두리

42;작동공간 43;음성신호 입력단자

44;와이어 45;탄성부재

50;제1의 플레이트 51;제1의 센터폴 요크

60:제2의 플레이트 61:제2의 센터폴 요크

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 기술적 해결 수단은, 음성신호에 따라 음성을 재생하는 스피커 시스템에 있어서, 음압을 발생시키는 음압 발생장치; 상기 음압 발생장치로부터 발생된 음압이 통과할 수 있도록 무수히 많은 음압통과홀을 갖는 제1의 센터폴 요크; 상기 제1의 센터폴 요크를 적어도 둘러싸고 있는 마그네트; 상기 제1의 센터폴 요크를 둘싸며 상기 마그네트와 음압발생장치 사이에 배치된 제1 플레이트; 상기 제1의 센터폴 요크와 일정간격을 두고 배치된, 무수히 많은 음압통과홀을 갖는 제2의 센터폴 요크; 상기 제2의 센터폴 요크를 둘러싸며, 상기 마그네트에 인접하여 배치되는 제2의 플레이트; 및 상기 제1의 센터폴 요크와 제2의 센터폴 요크 사이의 일정 공간에 배치되는 와이어 진동판를 포함하며; 상기 와이어 진동판은 단일 도전성 와이어를 왕복 교차 배열하되, 인접하는 2개의 와이어를 하나 걸러 탄성부재로 부착하여 이루어지며; 상기 와이어 진동판의 와이어에 입력되는 음성신호에 따른 전류에 의해 와이어에 작용하는 자계와 상기 마그네트의 고정 자계가 상호 작용하여 상기 탄성부재를 중심으로 와이어가 진동하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1의 센터폴 요크와 제1의 플레이트가 일체로 형성되거나 상기 제2의 센터폴 요크와 제2의 플레이트가 일체로 형성되는 것이 음압의 누설방지나 조립 측면에서 보다 바람직하다.

또한, 상기 와이어 진동판은 중앙이 빈 일정 형태의 틀에 상기 왕복 교차 배열된 단일 도전성 와이어의 끝단을 고정하는 형태로 이루어진다.

상기 탄성부재는 생고무, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 중 적어도 하나로 이루어지는 것이 좋다.

본 고안에 따른 스피커 시스템은 +음압과 -음압으로 나누어 각각 별도의 시스템으로 제작하는 것이 바람직하다.

이하에서는 상기의 목적을 달성하는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4에는 본 고안에 따른 스피커 시스템이 설치된 상태를 보인 단면도가 도시되어 있다.

도 4에 나타낸 음압을 발생시키는 음압 발생장치(20)는 고압 또는 저압 펌프(도시되지 않음)에 의해 공기압을 저장하는 탱크 형태의 실린더를 포함하며, 이 실린더의 개구에 무수히 많은 음압 통과홀을 갖는 제1의 센터폴 요크(51)가 부착된다. 또한, 영구자석과 같은 마그네트(30)가 제1의 센터폴 요크(51)를 적어도 둘러싸도록 배열되며, 마그네트(30)와 음압 발생장치(20) 사이에는 철(Fe)로 이루어진 제1의 플레이트(50)가 배치되어 마그네트(30)에서 흐르는 자계의 흐름을 제1의 센터폴 요크(51) 측으로 전달하는 역할을 한다.

상기 제1의 센터폴 요크(51)와 일정 간격을 무수히 많은 음압통과홀들을 갖는 제2의 센터폴 요크(61)가 배열되고, 이 제2의 센터폴 요크(61)를 둘러싸고 상기 마그네트(30) 상에 배열된 철(Fe)로 이루어진 제2의 플레이트(60)가 배열된다. 마찬가지로, 제2의 플레이트는 마그네트(30)에서 흐르는 자계의 흐름을 제2의 센터폴 요크(61) 측으로 전달하는 역할을 한다.

상술한 제1의 센터폴 요크(51)와 제2의 센터폴 요크 사이의 일정 간격에는 본 고안에 따라 제작된 와이어 진동판(40)이 접촉되지 않은 상태로 배치된다. 도 5는 와이어 진동판을 상세히 나타낸 도면으로, 0.1㎜ 정도의 절단되지 않은 긴 단일 와이어(44)를 지그재그 형태로 왕복배열하고, 처음 인접하는 2개의 와이어를 생고무, 폴리에스테로, 폴리에틸렌, 실리콘 등의 탄성부재로 접착하고, 계속해서 하나 걸러 인접한 2개의 와이어를 탄성부재(45)로 접착하여 이루어진다. 반면에, 탄성부재(45)에 접착되지 않는 부분의 2 와이어는 서로 접촉한 상태를 이루고 있다. 이와 같이 형성된 와이어는 중앙이 개방된 틀의 테두리에 왕복 교차 배열된 와이어(44)의 끝단이 고정되어 와이어 진동판(40)을 형성한다.

이하 본 고안에 따른 스피커 시스템의 동작을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.

오디오 시스템에 전원을 인가하며, 상기 음압발생장치(20)의 실린더로 고압 펌프 또는 저압 펌프(도시되지 않았음)에 의해 공기압이 공급되며, 이 공기압은 제1의 센터폴 요크(51)의 음압통과홀들을 통과한다. 이 음압은 와이어 진동판(40)의 와이어 진동에 의해 개폐된 공간을 통해 제2의 센터폴 요크(61)로 공급된다.

와이어 진동판(40)의 와이어 진동은 음성신호 전압이 입력단자(43)에 인가됨에 따라 진동하게 된다. 진동하는 방향은 탄성부재(45)에 의해 연결된 2개의 와이어가 탄성부재(45)를 압축하는 방향으로 이루어진다. 이 원리는 도 5에 나타낸 바와 같이 마그네트(30)에 의해 형성되는 고정 자계(도면에서 ⓝ,ⓢ)와 와이어에 인가된 전류에 의해 발생된 자계가 상호 작용하여 이루어진다.

도 5에서 ⓝ은 제2의 플레이트(60)와 제2의 센터폴 요크를 통해 전달된 자계성분이고, ⓢ는 제1의 플레이트(50)와 제1의 센터폴 요크(51)를 통해 전달된 자계성분이다. 또한, 와이어(44) 주변에 형성되는 자계는 와이어 전류 방향에 따라 형성되는 데, 마그네트(30)의 자계성분 ⓝ에 인접한 와이어 자계는 N,S로서 같은 극성은 서로 밀고 다른 극성은 서로 당기며, 마그네트(30) 자계는 고정이고 와이어는 탄성부재에 대해 이동가능하므로 탄성부재(45) 측으로 이동하게 된다. 이 때, 탄성부재(45)에 의해 연결된 다른 와이어는 단일 와이어의 왕복 배열에 의해 전류 방향이 반대이므로 와이어 주변에 형성되는 자계들도 반대로 형성된다. 따라서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 와이어들은 탄성부재를 압축하는 방향으로 와이어에 힘을 가하게 되어, 탄성부재(45)에 의해 접착되지 않은 부분(42)에 갭이 형성된다.

이와 같이, 음성신호 인가 전에는 서로 접촉한 상태로 있다가, 음성신호가 입력단자(43)를 통해 가해지면 와이어들(44)이 탄성부재(45)를 압축하는 방향으로 진동하므로써 접촉부위(42)가 개폐되어 제1의 센터폴 요크(51)로부터 제2의 센터폴 요크(61)로 개폐된 만큼의 음압이 전달된다. 이때 전달되는 음압의 정도는 와이어에 가해는 음성 신호의 크기에 의해 달라라지므로 음성신호에 따라 음압을 정밀하게 제어하는 것이 가능하다.

본 고안의 시스템에서는 도 7에 나타낸 바와 같이 +음압에 대한 시스템과 -음압에 대한 시스템으로 분리하여 구성하고, 입력단자를 통해 인가되는 음성신호는 +음압 또는 -음압 단일 신호만 인가하게 된다. 그러나, 실제 탄성부재의 탄성력에 의해 압축된 와이어들이 충분히 빠르게 진 동이전 상태로 복귀되는 것이 바람직하지만 이는 설계자의 의도에 따라 도 2에 나타낸 바와 같이 +음압 시스템에 약간의 -음압 성분을 인가하여 그 탄성력에 의한 복귀를 지원하도록 설계하는 것도 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 스피커의 음향이 외부로 방사될 때 댐퍼와 진동판 그리고 센터 캡 등 별도의 진동원을 삭제함으로써 진동원에 의한 진동음이 발생되는 것을 미연에 방지하여 자연음에 가까운 음을 재생할 수 있는 특징이 있다.

또 본 고안은, 음압 제어를 위한 진동 구조를 단순화함으로써 대량생산에 용이하고 그 가격을 저렴하게 함으로써 고음질의 스피커를 대중화할 수 있는 효과가 있다.

지금까지는 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 실시예에서 적용한 형태나 구조에 한정되지 않고 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경 사용이 가능하다.

Claims

음성신호에 따라 음성을 재생하는 스피커 시스템에 있어서,

음압을 발생시키는 음압 발생장치;

상기 음압 발생장치로부터 발생된 음압이 통과할 수 있도록 무수히 많은 음압통과홀을 갖는 제1의 센터폴 요크;

상기 제1의 센터폴 요크를 적어도 둘러싸고 있는 마그네트;

상기 제1의 센터폴 요크를 둘싸며 상기 마그네트와 음압발생장치 사이에 배치된 제1 플레이트;

상기 제1의 센터폴 요크와 일정간격을 두고 배치된, 무수히 많은 음압통과홀을 갖는 제2의 센터폴 요크;

상기 제2의 센터폴 요크를 둘러싸며, 상기 마그네트에 인접하여 배치되는 제2의 플레이트; 및

상기 제1의 센터폴 요크와 제2의 센터폴 요크 사이의 일정 공간에 배치되는 와이어 진동판를 포함하며;

상기 와이어 진동판은 단일 도전성 와이어를 왕복 교차 배열하되, 인접하는 2개의 와이어를 하나 걸러 탄성부재로 부착하여 이루어지며;

상기 와이어 진동판의 와이어에 입력되는 음성신호에 따른 전류에 의해 와이어에 작용하는 자계와 상기 마그네트의 고정 자계가 상호 작용하여 상기 탄성부재를 중심으로 와이어가 진동하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제1의 센터폴 요크와 제1의 플레이트가 일체로 형성되거나 상기 제2의 센터폴 요크와 제2의 플레이트가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 와이어 진동판은 중앙이 빈 일정 형태의 틀을 포함하며, 상기 왕복 교차 배열된 단일 도전성 와이어의 끝단이 상기 틀에 고정되는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 탄성부재는 생고무, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 실리콘 중 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
음성신호에 따라 음성을 재생하는 스피커 시스템에 있어서,

+음압을 발생시키는 +음압 발생장치; 상기 음압 발생장치로부터 발생된 음압이 통과할 수 있도록 무수히 많은 +음압통과홀을 갖는 제1의 센터폴 요크; 상기 제1의 센터폴 요크를 적어도 둘러싸고 있는 마그네트; 상기 제1의 센터폴 요크를 둘싸며 상기 마그네트와 +음압발생장치 사이에 배치된 제1 플레이트; 상기 제1의 센터폴 요크와 일정간격을 두고 배치된, 무수히 많은 +음압통과홀을 갖는 제2의 센터폴 요크; 상기 제2의 센터폴 요크를 둘러싸며, 상기 마그네트에 인접하여 배치되는 제2의 플레이트; 및 상기 제1의 센터폴 요크와 제2의 센터폴 요크 사이의 일정 공간에 배치되는 와이어 진동판를 포함하며; 상기 와이어 진동판은 단일 도전성 와이어를 왕복 교차 배열하되, 인접하는 2개의 와이어를 하나 걸러 탄성부재로 부착하여 이루어지며;

-음압을 발생시키는 -음압 발생장치; 상기 음압 발생장치로부터 발생된 -음압이 통과할 수 있도록 무수히 많은 -음압통과홀을 갖는 제1의 센터폴 요크; 상기 제1의 센터폴 요크를 적어도 둘러싸고 있는 마그네트; 상기 제1의 센터폴 요크를 둘싸며 상기 마그네트와 -음압발생장치 사이에 배치된 제1 플레이트; 상기 제1의 센터폴 요크와 일정간격을 두고 배치된, 무수히 많은 -음압통과홀을 갖는 제2의 센터폴 요크; 상기 제2의 센터폴 요크를 둘러싸며, 상기 마그네트에 인접하여 배치되는 제2의 플레이트; 및 상기 제1의 센터폴 요크와 제2의 센터폴 요크 사이의 일정 공간에 배치되는 와이어 진동판를 포함하며; 상기 와이어 진동판은 단일 도전성 와이어를 왕복 교차 배열하되, 인접하는 2개의 와이어를 하나 걸러 탄성부재로 부착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.