KR100953694B1 - 박형 형상의 다기능형 진동 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

(과제) 간단한 구조에 의해 박형화가 용이하고, 진동량의 저하를 억제하는 것이 가능한 다기능형 진동 액츄에이터를 제공한다.

(해결 수단) 폴 피스, 마그넷, 요크로 이루어지는 자기회로부에 대하여, 서스펜션을 자성체로 구성함으로써 서스펜션 내주측면 단부(端部)와 폴 피스 단부와의 사이에 자기 공극을 형성하여, 자기회로부 내에서의 마그넷의 박형화를 방지하고, 박형의 구조이면서 체감하기에 충분한 진동을 얻는 것이 가능하게 되어 있다.

액츄에이터, 박형화, 서스펜션.

Description

박형 형상의 다기능형 진동 액츄에이터{THIN MULTI-FUNCTION VIBRATION ACTUATOR}

본 발명은, 휴대전화나 소형 휴대 전자 기기 등에 탑재되고, 단체(單體)로 진동 발생 기능과 음향 발생 기능을 갖는 다기능형 진동 액츄에이터에 관한 것이다.

현재, 휴대전화로 대표되는 휴대 전자 기기에 있어서는, 음성이나 알람 등의 음향 발생 기능뿐만 아니라, 매너모드 기능으로서 체감 진동을 발생하는 것이 일반적으로 되어 있으며, 상기 휴대 전자 기기 내에 마련한 전기 음향 변환기와, 진동 발생 장치에 의해, 음향과 진동을 개별로 출력하고 있다.

이러한 소형의 전기 음향 변환기 중에는 다이나믹형 구조를 이용한 것이 있으며, 대표적인 것으로서, 일본공개특허공보 평10-145891호(이하 인용 문헌 1로 표기함)가 출원되어, 공개되어 있다.

상기 인용 문헌 1에서는, 다이어프램(diaphragm)에 마련한 코일로의 입력 신호에 의해, 다이어프램을 진동시키는 구조로 되어 있으며, 접시 형상의 단면(斷面) 형상을 갖는 하우징(housing) 내에, 판 두께 방향으로 착자(着磁)한 마그넷과, 자성체로 이루어지는 폴 피스(pole piece)로 이루어지는 자기(磁氣)회로부를 마련하 고, 상기 자기회로부와 코일과의 사이에 작용하는 상호의 자력에 의해, 코일이 요동되어, 다이어프램이 진동한다.

인용 문헌 1에서는, 단자판(端子板)을 요크(yoke) 외측에 배치함으로써, 종래의 소형 다이나믹 스피커보다도 얇고, 그리고 배선을 용이하게 한 구조를 특징으로 하고 있다.

또한, 부직포로 이루어지는 댐퍼(damper)를 통기공(通氣孔)에 부착한 구조로 되어 있어, 케이스 내외의 공기의 이동을 제한하고, 또한 다이어프램의 미(微)진동을 억제한다는 효과를 얻고 있다.

덧붙여, 상기 댐퍼를 부착할 때에, 하우징(인용 문헌 1에서는 프레임으로 표기)과 단자판과의 사이에 끼워서 부착하고 있기 때문에, 단자판과 하우징과의 사이에 댐퍼가 끼워지게 되어 있어, 복수의 통기구(通氣口)에 대하여 균일한 특성을 얻을 수 있다.

또한 인용 문헌 1의 실시예 중에 있어서, 프레임 밖으로 단자를 돌출하여 마련한 단자판을 나타내고 있어, 기판 부착 시에 위치 결정이 용이한 구조로 되어 있다.

그러나, 인용 문헌 1에 기재된 전기 음향 변환기에서는, 그 구조상, 진동을 발생하는 기능은 없어, 별도의 진동 발생 장치를 마련할 필요가 있다는 과제가 있었다.

이 과제에 대하여, 단체(單體)로 음향과 진동의 양쪽의 출력을 겸비하는 다기능형 진동 액츄에이터가, 일본공개특허공보 2002-239459호(이하 인용 문헌 2로 표기함)로서 출원되어, 공개되어 있다.

이 인용 문헌 2에서는, 요크, 마그넷, 폴 피스로 이루어지는 자기회로부를 서스펜션에 의해 하우징 내벽에 지지하고 있고, 음향 발생 시는 코일을 마련한 다이어프램측이, 진동 발생 시는 자기회로부측이 각각 진동하는 구조로 되어 있다.

상기 인용 문헌 2에서는, 한 쌍의 조합 구조를 이용함으로써, 음향 발생 시의 코일로의 입력 신호와, 진동 발생 시의 코일로의 입력 신호를, 동일한 코일로 입력하는 공진주파수를 구별하여 사용하는 제어 방법에 의해 실현하고 있다.

이 때문에, 인용 문헌 2에서는, 진동과 음향의 양쪽을 출력할 수 있음과 아울러, 입력하는 주파수에 의해 진동과 음향 재생을 구별하여 사용함으로써, 음향 재생과 진동 발생을 동시에 행하는 것이 가능해진다.

또한, 인용 문헌 2에서는, 구동 시에 높은 자기 효율로 구동할 수 있는 개소(箇所)로의 배치를 용이하게 행할 수 있도록, 코일을 보빈(bobbin)에 권회(卷回)하여 다이어프램에 고정하고 있어, 제조 시의 조립을 용이하게 하면서, 높은 자기 효율로 구동할 수 있는 개소에 코일을 배치할 수 있다.

또한, 다이어프램 상에 있어서, 코일의 고정 위치를 오목 구조로 하고 있어, 조립 시에 있어서의 코일의 위치 결정을 용이하게 함과 아울러, 낙하 등의 충격에 대하여, 코일이 다이어프램으로부터 이탈하는 것을 방지한다는 효과를 얻고 있다.

덧붙여, 진동 시에 요크를 중량체(重量體)로서 기능시키는 구조로 되어 있기 때문에, 요크에 대하여 별도의 분동(分銅)을 마련할 필요가 없어, 조립의 용이화와 제조 비용의 삭감이 가능하다.

상기 열거한 이점 외에, 인용 문헌 2는 그 실시예 중에서, 요크에 경사부를 마련하여, 구동 시에 있어서의 서스펜션 이탈부를 형성하고 있어, 장치 전체의 두께를 억제하는 것을 가능하게 하고 있다.

이상 기술한 이점을 구비함으로써, 인용 문헌 2에서는, 높은 자기 효율로 구동시킬 수 있고, 낙하 등의 충격 시에도, 코일이 탈락하는 일이 없는 다기능형 진동 액츄에이터를 얻고 있다.

[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 평10-145891호

[특허 문헌 2] 일본공개특허공보 2002-239459호

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

그러나, 최근, 전술한 인용 문헌의 다기능형 진동 액츄에이터에 관하여, 탑재하는 휴대 기기의 소형화에 따라, 더한층의 박형화(薄型化)가 요구되고 있고, 상기 종래 기술에서는 그 구조상, 더한층의 박형화가 곤란하다는 과제가 있다.

즉, 인용 문헌 1에 기재된 전기 음향 변환기에서는, 박형 그리고 소형으로 구성할 수 있는 반면, 별도로 마련하는 진동 발생 장치의 부착 스페이스를 확보할 필요가 있어, 결과적으로 인용 문헌 2로 대표되는 다기능형 진동 액츄에이터보다도 큰 부착 면적을 필요로 하기 때문에, 탑재하는 휴대 전자 기기의 소형화가 곤란했었다.

또한, 인용 문헌 2에 기재된 다기능형 진동 액츄에이터에서는, 요크를 중량체로서 사용하는 구조로 되어 있기 때문에, 박형화했을 때에, 진동량이 저하되어 버려, 진동량을 얻기 어렵다는 문제를 안고 있었다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 간단한 구조에 의해 박형화가 용이하고, 진동량이 충분히 얻어지는 다기능형 진동 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명에서는, 두께 방향으로 착자(着磁)된 판상(板狀) 형상을 갖는 마그넷의 일측 표면에 판상의 자성체로 이루어지는 폴 피스를 부착하고, 타측 표면에 판상의 자성체로 이루어지는 요크를 부착함으로써, 상기 폴 피스 단부(端部)와 상기 요크와의 사이에 자기 공극(空隙)을 형성한 자기회로부를 갖고, 상기 자기회로부를 서스펜션에 의해 상기 자기회로부를 수납하는 하우징 내벽에 지지하고, 그리고 상기 자기 공극에 배치하고, 다이어프램에 부착된 코일로 교류 전류를 입력함으로써 상기 자기회로부 또는 다이어프램을 진동시키는 다기능형 진동 액츄에이터에 있어서,

상기 서스펜션을 자성체에 의해 구성하고, 서스펜션 내주(內周) 측면 단부가 자기 공극의 일단(一端)을 구성하도록, 상기 서스펜션을 상기 자기회로부의 테두리부상에 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

또한 청구항 2에서는, 두께 방향으로 착자된 판상 형상을 갖는 마그넷의 일측 표면에 판상의 자성체로 이루어지는 폴 피스를 부착하고, 타측 표면에 판상의 자성체로 이루어지는 요크를 부착함으로써, 상기 폴 피스 단부와 상기 요크와의 사이에 자기 공극을 형성한 자기회로부를 갖고, 상기 자기회로부를 서스펜션에 의해 상기 자기회로부를 수납하는 하우징 내벽에 지지하고, 그리고 상기 자기 공극에 배치하고, 다이어프램에 부착된 코일로 교류 전류를 입력함으로써 상기 자기회로부 또는 다이어프램을 진동시키는 다기능형 진동 액츄에이터에 있어서,

상기 서스펜션을 자성체에 의해 구성하고, 서스펜션 내주 측면 단부가 자기 공극의 일단을 구성하도록, 상기 서스펜션을 상기 자기회로부의 테두리부상에 설치하고, 상기 하우징 내주에 계단부를 마련하여 상기 서스펜션 외주(外周) 표면을 계단부로 지지하고, 상기 계단부와 서스펜션을 관통하여 음향 발생 구멍을 마련한 것을 특징으로 하고 있다.

또한 청구항 3에서는, 청구항 1 또는 2에 기재된 다기능형 진동 액츄에이터에 있어서, 자기회로부에 중량체를 부착한 것을 특징으로 하고 있다.

또한 청구항 4에서는, 청구항 1 또는 2에 기재된 다기능형 진동 액츄에이터에 있어서, 자기회로부 측면과 원통형을 갖는 하우징 내벽과의 간격이, 하우징 내벽 반경의 0초과∼2.5%이하인 것을 특징으로 하고 있다.

(발명의 효과)

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 박형화 시에, 서스펜션 내측 단부(端部)를 자기 공극의 편단(片端)으로서 사용함으로써, 자기 효율을 유지하고, 소비 전력을 낮게 억제하면서 양호한 진동 특성을 얻는 것이 가능해진다.

본 발명의 다기능형 진동 액츄에이터에서는, 서스펜션을 자성체에 의해 구성하고, 또한 그 내주 측벽을 자기 공극으로서 사용함으로써, 요크 형상의 간략화라는 효과를 얻고 있다. 이 때문에, 요크의 두께를 더욱 얇게 구성하여, 하우징 내부에 있어서 진동 발생 시에 구동하는 자기회로부의 구동 스페이스를 확보할 수 있다.

또한 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 하우징 계단부에 서스펜션 외연부(外緣部)를 고정하고, 상기 하우징과 서스펜션을 관통하여 음향 발생 구멍을 마련함으로써, 서스펜션에 자기회로, 지지부, 음향 발생 구멍으로서의 기능을 부가하고 있다.

또한 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1 또는 2에 기재된 다기능형 진동 액츄에이터의 자기회로부에 있어서, 별도의 분동을 마련함으로써 박형화했을 때의 진동량을 유지할 수 있다.

또한 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1 또는 2에 기재된 다기능형 진동 액츄에이터에 있어서의 자기회로부 측벽과 하우징 내벽과의 간격을, 하우징 내벽 반경의 0을 초과하여 2.5% 이하로 설정함으로써, 상기 자기회로부를 사이에 둔 상하 공간에 있어서의 공기의 이동량을 제한하여, 구동 시에 상하 간의 공기를 댐퍼로서 기능시키는 것이 가능해진다.

도1 은 본 발명의 실시예에 있어서의 측단면도이다.

(부호의 설명)

1 : 하우징

1b : 수용면

2 : 다이어프램

3 : 코일

4 : 폴 피스(pole piece)

5 : 마그넷

6 : 요크

7 : 서스펜션

8 : 분동(分銅)

H, h : 음향 발생 구멍(放音孔)

m : 자기 공극(空隙)

g : 간극(間隙)

(발명의 실시하기 위한 최량의 형태)

이하에 도1 을 이용하여 본 발명에 있어서의 일 예를 나타내는 실시 형태를 설명한다.

(실시예 1)

도1 은 본 발명에 있어서의 제1 실시예에 관한 측단면도이다.

도1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 다기능형 진동 액츄에이터는, 하우징(1), 상기 하우징(1)의 계단부 수용면(1b)에, 바깥쪽 주연부(周緣部)를 부착하고, 하우징(1)의 관통한 음향 발생 구멍(H)과 동일한 위치에 음향 발생 구멍(h)을 마련한 서스펜션(7), 상기 서스펜션(7)의 내측 주연부(周緣部)에 마련한 요크(6), 상기 요크(6) 중심 부근에 마련하고, 진동 방향으로 착자된 마그넷(5), 상기 마그넷(5)의 상부에 부착되어, 상기 서스펜션(7)의 내측 주연(周緣) 측면과의 사이에 자기 공극(m)을 형성하는 폴 피스(4) 및, 중심부에 부착한 코일(3)이, 상기 자기 공극(m)에 위치하도록 상기 서스펜션(7)의 외측 주연부에 부착된 다이어프램(2), 그리고 상기 요크(6)의 하부에 부착한 링 형상의 분동(8)으로 구성되어 있다.

도1 에 있어서, 폴 피스(4), 요크(6), 서스펜션(7)은 자성체로 이루어져, 마그넷(5)의 자속(磁束)을 자기 공극(m)에 집중시키도록 구성되어 있다. 이 구성을 이용함으로써, 본 실시예의 다기능형 진동 액츄에이터는 박형이면서 높은 자기 효율을 얻을 수 있다.

또한, 하우징(1)과 서스펜션(7)을 관통하여, 음향 발생 구멍(H, h)을 마련함으로써, 음향 특성을 조정하고, 스피커 특성을 향상시키는 것을 가능하게 하고 있다.

본 실시예의 다기능형 진동 액츄에이터에서는, 하우징(1)을 일체(一體)로 성형한 것에 의해 부품점수를 줄이고, 제조 비용의 삭감이라는 효과를 얻고 있다.

덧붙여, 서스펜션(7)에 의해 지지된 요크(6), 마그넷(5), 폴 피스(4), 분동(8)으로 구성된 자기회로부 측면과 하우징(1) 내벽과의 간극(g)을, 하우징(1)의 내벽 반경의 0초과∼2.5% 이하로 설정함으로써, 자기회로부 구동 시에 자기회로부를 사이에 둔 상하 공간에 있어서의 공기의 이동량을 제한하여, 안정된 진동 특성을 얻을 수 있다. 실제의 치수 설정에서는, 하우징 내벽 반경에 의해 최적치가 변 화하고, 반경이 작아짐에 따라 간극의 최적치는 0%에 가까워지지만, 반경이 커진 경우에도 2.5%를 초과하면 에어 댐퍼로서의 효과가 충분히 얻어질 수 없다.

본 실시예에서는, 코일(3)에 다이어프램(2)의 공진주파수 부근의 전압 또는 전류를 인가함으로써 음향 발생 기능을 발생하고, 또한 상기 자기회로부의 공진주파수 부근의 전압 또는 전류를 인가함으로써 진동 기능을 발생하는 구조로 하고 있다. 이 때문에, 음향 재생과 진동 발생 기능을 동시에 사용하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 자기회로부에 관하여 분동(8)을 별체(別體)로서 설치한 구조 때문에, 진동 특성의 조정이 용이하게 되어 있다.

이상 기술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서 나타낸 다기능형 진동 액츄에이터를 이용함으로써, 간단한 구조에 의해 박형화가 용이하게 되고, 분동을 부착함으로써 진동량의 저하를 억제하여, 충분한 진동량을 발생하는 다기능형 진동 액츄에이터로 할 수 있다.

Claims (4)

1. 두께 방향으로 착자(着磁)된 판상 형상을 갖는 마그넷의 일측 표면에 판상의 자성체로 이루어지는 폴 피스(pole piece)를 부착하고, 타측 표면에 판상의 자성체로 이루어지는 요크(yoke)를 부착함으로써, 상기 폴 피스 단부(端部)와 상기 요크와의 사이에 자기 공극을 형성한 자기회로부를 갖고, 상기 자기회로부를 서스펜션에 의해 하우징 내벽에 지지하고, 그리고 상기 자기 공극에 배치하고, 다이어프램(diaphragm)에 부착된 코일로 교류 전류를 입력함으로써 상기 자기회로부 또는 다이어프램을 진동시키는 다기능형 진동 액츄에이터에 있어서,

   상기 서스펜션을 자성체에 의해 구성하고, 서스펜션 내주(內周) 측면 단부가 자기 공극의 일단(一端)을 구성하도록, 상기 서스펜션을 상기 자기회로부의 테두리부상에 설치한 것을 특징으로 하는 다기능형 진동 액츄에이터.
2. 두께 방향으로 착자된 판상 형상을 갖는 마그넷의 일측 표면에 판상의 자성체로 이루어지는 폴 피스를 부착하고, 타측 표면에 판상의 자성체로 이루어지는 요크를 부착함으로써, 상기 폴 피스 단부와 상기 요크와의 사이에 자기 공극을 형성한 자기회로부를 갖고, 상기 자기회로부를 서스펜션에 의해 하우징 내벽에 지지하고, 그리고 상기 자기 공극에 배치하고, 다이어프램에 부착된 코일로 교류 전류를 입력함으로써 상기 자기회로부 또는 다이어프램을 진동시키는 다기능형 진동 액츄에이터에 있어서,

   상기 서스펜션을 자성체에 의해 구성하고, 서스펜션 내주 측면 단부가 자기 공극의 일단을 구성하도록, 상기 서스펜션을 상기 자기회로부의 테두리부상에 설치하고, 상기 하우징 내주에 계단부를 마련하여, 상기 서스펜션 외주(外周) 표면을 계단부로 지지하고, 상기 계단부와 서스펜션을 관통하여 음향 발생 구멍을 마련한 것을 특징으로 하는 다기능형 진동 액츄에이터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   자기회로부에 중량체를 부착한 것을 특징으로 하는 다기능형 진동 액츄에이터.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   자기회로부 측면과 원통형을 갖는 하우징 내벽과의 간격이, 하우징 내벽 반경의 0초과∼2.5%이하인 것을 특징으로 하는 다기능형 진동 액츄에이터.

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