KR101014190B1 - 전자음향변환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자음향변환기에 관한 것으로, 추구하는 목적은 서로 다른 공진 주파수를 갖는 진동체가 하나로 이루어져 입력신호에 따라 각각 진동하면서 음향과 진동을 일으키는 멀티 기능을 갖는 한편, 최소한의 설치 면적에 설치가 가능한 전자음향변환기를 제공함에 있다.

본 발명은 음향 및 진동을 발생시키는 전자음향변환기에 있어서, 중량이 진동체2에 비해 상대적으로 가벼워 높은 공진주파수에서 진동체2에 대응하여 음향성 진동하는 진동체1과; 중량이 상기 진동체1에 비해 상대적으로 무거워 낮은 공진주파수에서 진동체1에 대응하여 충격성 진동하는 진동체2와; 소정의 간격을 두고 한 쌍이 구비되어, 상기 진동체1ㆍ2의 진동 폭을 제한하면서, 각각을 탄발시켜 진동력을 증대시키는 탄성부재와; 상기 탄성부재가 고정체를 통해 고정되어, 상기 진동체1ㆍ2로부터 전달되는 진동에 반응하여 음향 또는 진동을 발생시키는 피진동체를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 서로 다른 공진 주파수를 갖는 진동체가 하나로 이루어져 입력신호에 따라 각각 진동하면서 음향과 진동을 일으키도록 함으로써, 단일 전자음향변환기가 멀티 기능을 갖도록 하는 한편, 실린더 형태로 구성하여 피진동체 예컨대, 휴대폰의 LCD창에 최소한의 설치 면적을 차지하면서 설치가 가능하도록 함으로써, 휴대폰의 디스플레이 부분을 최대화하는 등 시현성을 향상시키는 효과를 얻는다.

Description

전자음향변환기{Speaker and vibrator}

도 1은 종래 전자음향변환기의 설치 상태를 보인 정면도.

도 2는 본 발명의 구성을 보인 측 단면도.

도 3은 본 발명 중 진동체1의 다른 실시예를 보인 측 단면도.

도 4는 본 발명 중 진동체1의 또 다른 실시예를 보인 측 단면도.

도 5는 본 발명 중 진동체2의 다른 실시예를 보인 측면도.

도 6은 본 발명 중 진동체2의 또 다른 실시예를 보인 측면도.

도 7은 본 발명 중 피진동체의 다른 실시예를 보인 측 단면도.

도 8은 본 발명 중 피진동체의 또 다른 실시예를 보인 측 단면도.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 측 단면도.

도 10은 본 발명의 설치 상태를 보인 정면도.

도 11의 a, b)는 진동체1(음향 출력부분)의 동작 상태를 보인 측 단면도.

도 12의 a, b)는 진동체2(진동 발생부분)의 동작 상태를 보인 측 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10 : 전자음향변환기 11 : 진동체1

12 : 코일홀더 13 : 코일

14 : 진동체2 14a : 보조자석

14b : 요크 15 : 탄성부재

15a : 통공 16 : 고정체

17 : 피진동체

본 발명은 전자음향변환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 몸체에서 음향 및 진동을 동시에 발생시키는 전자음향변환기에 관한 것이다.

전기 모터는 입력되는 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 역할을 하는 것으로, 일반적으로 전동 모터라고도 칭한다.

전동 모터의 구동에 관한 물리적인 원리는 자기장 내에 놓여 있는 도체는 힘을 받는다는 플레밍의 왼손법칙에 바탕으로 하고 있고, 고정자와 회전자 사이에 존재하는 공극에서의 전자계 중개에 의하여 전기에너지가 토크로 변환된다.

이와 같은 전동 모터는 크기와 그 용도에 따라 적용되는 분야가 매우 다양하고, 특히 정보 통신 산업의 성장에 부응하여 통신 단말기의 진동호출용 진동 모터로도 널리 사용되고 있으며, 상용화되고 있는 대표적인 진동 모터로는 코인형(Coin type)과 실린더 또는 바형(Cylinder or Bar type)으로 대별된다.

스피커는 전류가 흐르는 도체가 자계(磁界)속에 있으면 힘을 받는다는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 공극 사이에 존재하는 보이스 코일에 의해 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 것이다.

즉, 여러 주파수가 포함된 전류신호가 보이스 코일(Voice Coil)에 인가되면 보이스 코일은 전류의 세기와 주파수의 크기에 따라 기계적 에너지를 발생시키고, 보이스 코일에 부착되어 있는 다이어프램에 진동을 발생시켜 궁극적으로 인간의 귀가 인지할 수 있는 소정 크기의 음압(音壓)을 발생시키게 된다.

이러한 음압 중에서 비교적 낮은 음압을 발생시키는 것으로 인간의 귀에 가까이 밀착시켜 사용하는 것들을 흔히 리시버(Receiver)라고 하고, 이와는 달리 상대적으로 음압이 크고 인간의 귀로부터 소정의 거리를 두고 사용하는 것들을 스피커(Speaker)라고 한다.

이와 같은 스피커의 자기회로는 철금속 성분으로 된 요크 내에 마그네트(Magnet, 영구자석)와 탑 플레이트(Top Plate)를 이용하여 공극 내에 존재하는 보이스 코일에 직각으로 자속(磁束, Magnetic Flux )이 쇄교할 수 있도록 설계되어 있고, 보이스 코일은 다이어프램에 접착되어 있어 입력신호에 의해 상하로 가진력을 발생시켜 프레임에 접착 구속되어 있는 다이어프램을 진동시켜서 음압을 발생시킨다. 다이어프램은 상하 진동 시에 우수한 응답성과 좌굴현상을 제거하기 위하여 다양한 형상의 웨이브를 가지게 되며, 이러한 다이어프램의 형상은 주파수 특성에 가장 큰 영향을 주는 설계변수로 작용한다.

스피커는 오랜 기간동안 그 구조에는 큰 변화가 없었으나, 최근에 이르러 고에너지 영구자석의 상용화와, 미소 구조물의 성형기술의 발달과, 정보통신 분야에서의 소형 경량화 추세에 부응하여 지속적인 소형 경량화 및 고성능화가 실현되고 있는 실정이다.

특히 이동통신 단말기의 소형화는 기계적 동특성을 지니는 리시버, 스피커 부저(Buzzer) 및 진동자 등과 같은 부품의 소형화 가능여부에 달려 있다고 해도 과언이 아니고, 이를 만족시키기 위하여 이러한 기계적인 부품들을 일체화하려는 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.

현재까지 이동통신 단말기는 호출음을 발생시키기 위하여 대부분 부저를 사용해 왔으나, 사용자들의 편의나 취향과 기호변화 등에 따른 다양한 호출음의 발생을 요구하게 되어 주파수특성이 우수한 스피커로 대체되고 있는 추세이다.

종래의 진동모터와 스피커는 이동통신 단말기에 장착될 때에 별개의 부품으로 별도의 위치에 장착되었다.

그러나 최근에는 진동모터와 스피커를 일체로 구성하게 되었고, 대부분 코인 형태로 구성되어 이용되고 있다.

이러한 종래의 진동모터 일체형 스피커는 음향 및 진동의 출력을 향상시키기 위해 첨부 도면 도 1에서 보는 바와 같이, 예컨대, 휴대폰의 LCD창의 내측에 설치되기도 한다.

그러나, 이러한 경우, 코인형으로 이루어져 있을 뿐 아니라, 저주파 영역의 진동을 재생하기 위해서는 진동모터 일체형 스피커 본체의 면적과 설치 면적이 넓어야 하는 구조적 필연성으로 인해, LCD를 통해 디스플레이 되는 면적이 상대적으로 적어 질 수밖에 없었으며, 이는 휴대폰의 시현성(示現性)을 저하시키는 문제점으로 작용한다.

또한, 종래에는 스피커로 작동하기 위해서 별도의 박판 형태의 다이어프램이 구비되어 있으나, 이는 외압에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 서로 다른 공진 주파수를 갖는 진동체가 하나로 이루어져 입력신호에 따라 각각 진동하면서 음향과 진동을 일으키는 멀티 기능을 갖는 한편, 최소한의 설치 면적에 설치가 가능한 전자음향변환기를 제공하는데 목적이 있다.

이러한 목적 달성을 위한 본 발명은 음향 및 진동을 발생시키는 전자음향변환기에 있어서, 중량이 진동체2에 비해 상대적으로 가벼워 높은 공진주파수에서 진동체2에 대응하여 음향성 진동하는 진동체1과; 중량이 상기 진동체1에 비해 상대적으로 가벼워 낮은 공진주파수에서 진동체1에 대응하여 충격성 진동하는 진동체2와; 소정의 간격을 두고 한 쌍이 구비되어, 상기 진동체1ㆍ2의 진동 폭을 제한하면서, 각각을 탄발시켜 진동력을 증대시키는 탄성부재와; 상기 탄성부재가 고정체를 통해 고정되어, 상기 진동체1ㆍ2로부터 전달되는 진동에 반응하여 음향 또는 진동 발생시키는 피진동체를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 음향 출력 가능 범위의 교번신호가 입력되면, 상대적으로 중량이 가벼운 상기 진동체1이 진동체2에 대응하여 한 쌍의 탄성부재 사이를 왕복하면서 진동하게 되고, 상기 진동으로부터 얻어지는 진동력은 탄성부재를 통해 피진동체로 전달되어 음향이 출력 된다.

한편, 진동 발생 가능 범위의 교번신호가 입력되면, 상대적으로 중량이 무거운 상기 진동체2가 진동체1에 대응하여 한 쌍의 탄성부재 사이를 왕복하면서 진동하게 되고, 상기 진동으로부터 얻어지는 진동력은 탄성부재를 통해 피진동체로 전달되어 마치 북을 두드리는 듯한 진동음이 출력 된다.

이와 같이 되는 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 첨부 도면 도 2에서 보는 바와 같이, 음향 및 진동을 발생시키는 전자음향변환기에 있어서, 중량이 진동체2(14)에 비해 상대적으로 가벼워 높은 공진주파수에서 진동체2(14)에 대응하여 음향성 진동하는 진동체1(11)과; 중량이 상기 진동체1(11)에 비해 상대적으로 무거워 낮은 공진주파수에서 진동체1(11)에 대응하여 충격성 진동하는 진동체2(14)와; 소정의 간격을 두고 한 쌍이 구비되어, 상기 진동체1ㆍ2(11)(14)의 진동 폭을 제한하면서, 각각을 탄발시켜 진동력을 증대시키는 탄성부재(15)와; 상기 탄성부재(15)가 고정체(16)를 통해 고정되어, 상기 진동체1ㆍ2(11)(14)로부터 전달되는 진동에 반응하여 음향 또는 진동발생시키는 피진동체(17)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명 중 상기 진동체1(11)은 예컨대, 코일홀더(12)에 권취되어, 입력되는 교류신호에 따라 양단의 자극이 반대로 교번하는 코일(13)일 수 있다.

여기서, 상기 코일홀더(12)는 예컨대, 코일(13)의 권취가 가능한 보빈일 수 있으며, 첨부 도면 도 3에서 보는 바와 같이, 양단에 진동력 전달 효율을 극대화하는 플랜지(12a)가 형성될 수 도 있다.

또한, 상기 코일홀더(12)에 권취되는 코일(13)은 코일홀더(12)의 내주면에 권취될 수 도 있으며, 이때, 코일홀더(12)는 자체적으로 케이스 역할을 한다.

또한, 상기 코일홀더(12)에는 코일(13)의 단말을 외부와 연결하는 터미널을 솔더링 결합시키는 인쇄회로기판이 구비될 수도 있다.

또한, 상기 코일(13)은 예컨대, 코일홀더(12)의 외주연 중간을 중심으로 소정의 간격을 두고 권취되되, 상호 교번하는 자극이 대칭으로 형성되도록 한 쌍이 권취될 수 있으며, 코일홀더(12) 양단에 서로 다른 극성의 자극이 형성되도록 단일 코일이 권취될 수 도 있다.

한편, 본 발명 중 상기 진동체2(14)는 예컨대, 양단의 극성이 반대인 자석일 수 있으며, 첨부 도면 도 5에서 보는 바와 같이, 자석 양단에 양단 각각의 자극과 동일한 자극끼리 접합되어, 자석 내측으로 자기장을 집중시키는 보조자석(14a)이 별도로 구비될 수 도 있으며, 첨부 도면 도 6에서 보는 바와 같이, 자석의 양단에 자기장의 누설을 방지하는 요크(14b)를 결합시킬 수 도 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 탄성부재(15)는 예컨대, 탄성계수가 높은 고무재질일 수 있으며, 상기 진동체1ㆍ2(11)(14)의 진동 경로가 밀폐된 진공상태일 경우를 고려하여 통공(15a)이 형성될 수 있다.

이때, 상기 탄성부재(15)는 판 스프링일 수 도 있고, 코일 스프링일 수 도 있으며, 진동체2(14) 양단의 극성과 동일한 극성을 갖는 자성체일 수 도 있다.

또한, 상기 한 쌍의 탄성부재(15) 중 어느 한곳에는 코일(13)의 단말을 외부와 연결하는 터미널을 솔더링 결합시키는 인쇄회로기판이 구비될 수도 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 피진동체(17)는 예컨대, 휴대폰의 LCD창일 수 있고, 휴대폰의 케이스 내지는 케이스 일부 일 수 도 있으며, 그 밖에 음향 출력 및/또는 진동 발생을 요하는 개인 휴대용 단말기 또는 기타 전자기기의 구성 요소일 수도 있다.

이때, 상기 피진동체(17)는 예컨대, 첨부 도면 도 7에서 보는 바와 같이, 광대역의 주파수를 재생 가능하도록, 진동이 발생되는 부분과 그 외 부분의 두께를 서로 달리할 수 도 있으며, 첨부 도면 도 8에서 보는 바와 같이, 서로 다른 재질이 결합되어 이루어질 수 도 있다.

그밖에도, 본 발명은 첨부 도면 도 9에서 보는 바와 같이, 상기 진동체1(11) 외곽의 양측 탄성부재(15) 사이를 케이스(18)로 감싸서 케이싱 처리할 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.먼저,

본 발명은 첨부 도면 도 10에서 보는 바와 같이, 피진동체(17)의 일측에 진동 발생 부분인 진동체1ㆍ2(11)(14)가 고정되는데, 실린더 형태로 이루어진 본 발명의 구조적 특징으로 인해, LCD창의 디스플레이 면적을 넓힐 수 있게 된다.

상기 바와 같이, 진동발생부분이 피진동체(17)에 고정된 상태에서, 외부로부터 공진주파수가 높은 교류신호가 입력되면, 중량이 무거워 기동력이 낮은 진동체2(14)는 진동 반응하지 못하고, 상대적으로 중량이 가벼운 진동체1(11)이 반응하게 되는데, 이때, 첨부 도면 도 11의 a)에서 보는 바와 같이, 진동체1(11)의 코일(13) 자극이 N-S-S-N으로 형성되고, 일측 탄성부재(15) 측에 위치한 진동체2(14)의 자극이 N-S이면, 진동체2(14)의 S극과 접한 코일(13)의 N극과, 진동체2(14)의 N극과 접한 코일(13)의 S극은 인력이 작용하여 진동체2(14)가 위치한 반대쪽의 탄성부재(15) 측으로 이동하면서 충돌함으로써, 피진동체(17)에 진동력을 전달하게 된다.

반대로, 첨부 도면 도 11의 b)에서 보는 바와 같이, 진동체1(11)의 코일(13) 자극이 S-N-N-S로 형성되고, 일측 탄성부재(15) 측에 위치한 진동체2(14)의 자극이 N-S이면, 진동체2(14)의 N극과 접한 코일(13)의 N극과, 진동체2(14)의 S극과 접한 코일(13)의 S극은 척력이 작용하여, 진동체2(14)가 위치한 탄성부재(15) 측으로 이동하면서 충돌함으로써, 피진동체(17)에 간접 진동력을 전달하여 해당 음향을 출력시키게 된다.

한편, 외부로부터 공진주파수가 낮은 교류신호가 입력되면, 중량이 가벼워 기동력이 높은 진동체1(11)은 진동 반응하지 못하고, 상대적으로 중량이 무거운 진동체2(14)가 반응하게 되는데, 이때, 첨부 도면 도 12의 a)에서 보는 바와 같이, 진동체1(11)의 코일(13) 자극이 S-N-N-S로 형성되고, 일측 탄성부재(15) 측에 위치한 진동체2(14)의 자극이 N-S이면, 코일(13)의 N극 부분과 접한 진동체2(14)의 N극과, 코일(13)의 S극과 접한 진동체2(14)의 S극은 척력이 작용하여, 진동체2(14)가 타측 탄성부재(15) 측으로 이동하면서 충돌함으로써, 피진동체(17)에 진동력을 전달하여 진동음을 발생시킨다.

반대로, 첨부 도면 도 12의 b)에서 보는 바와 같이, 진동체1(11)의 코일(13) 자극이 N-S-S-N으로 형성되고, 일측 탄성부재(15) 측에 위치한 진동체2(14)의 자극이 N-S이면, 코일(13)의 N극과 접한 진동체2(14)의 N극과, 코일(13)의 S극 부분과 접한 진동체2(14)의 S극은 척력이 작용하여, 진동체2(14)가 반대쪽 탄성부재(15) 측으로 이동하면서 충돌함으로써, 피진동체(17)에 진동력을 전달하여 진동음을 발생시킨다.

이와 같이 되는 본 발명은 서로 다른 공진 주파수를 갖는 진동체가 하나로 이루어져 입력신호에 따라 각각 진동하면서 음향과 진동을 일으키도록 함으로써, 단일 전자음향변환기가 멀티 기능을 갖도록 하는 한편, 실린더 형태로 구성하여 피진동체 예컨대, 휴대폰의 LCD창에 최소한의 설치 면적을 차지하면서 설치가 가능하도록 함으로써, 휴대폰의 디스플레이 부분을 최대화하는 등 시현성을 향상시키는 효과를 얻는다.

Claims (17)

1. 진동체1(11)및 진동체2(14)가 탄성부재(15)에 충돌하여 음향 및 진동을 발생시키는 전자음향변환기에 있어서, 중량이 진동체2(14)에 비해 상대적으로 가벼워 높은 공진주파수에서 진동체2(14)에 대응하여 음향성 진동하는 진동체1(11)과; 중량이 상기 진동체1(11)에 비해 상대적으로 무거워 낮은 공진주파수에서 진동체1(11)에 대응하여 충격성 진동하는 진동체2(14)와; 상기 탄성부재(15)가 고정체(16)를 통해 고정되어, 상기 진동체1ㆍ2(11)(14)로부터 전달되는 진동에 반응하여 음향 또는 진동 발생 시키는 피진동체(17)를 포함하여 구성하되, 상기 피진동체(17)는 광대역의 주파수를 재생가능하도록 진동이 직접전달되는 부분과 그외 부분의 두께를 서로 달리하게하고, 상기 피진동체(17)를 LCD창으로 하여 구성함을 특징으로 하는 전자음향변환기.
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