KR20070039807A - 다기능 진동자 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다기능 진동자 모듈은, 음향 및 진동을 발생하는 다기능 진동자와, 상기 다기능 진동자를 수용하여 밀폐하는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는 상기 다기능 진동자에 의해 생성된 음향을 배출하는 홀을 구비할 수 있고, 동일하거나 180°의 위상차를 갖는 한 쌍의 다기능 진동자를 구비함으로써 진동 및 음향 성능을 향상할 수 있는 다기능 진동자를 제공할 수 있다.

다기능 진동자, 공명, 위상

Description

다기능 진동자 모듈{Multi-Function Actuator Module}

도 1(a)은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 진동자의 평면도.

도 1(b)는 도 1(a)에 도시된 다기능 진동자의 AA'선에 따른 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈의 내부를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈의 조립이 완료된 상태를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈의 내부를 도시한 사시도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈의 다기능 진동자가 역극으로 연결된 상태를 도시한 개략도.

도 6은 도 5에 도시된 다기능 진동자 모듈에서 다기능 진동자가 휴대용 전화기의 폴더에 장착된 상태를 도시한 개략도.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈의 다기능 진동자가 정극으로 연결된 상태를 도시한 개략도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈의 케이스 외부에 평면형 안테나가 부착된 상태를 나타낸 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 다기능 진동자 20 : 음향진동판

30 : 진동부 31 : 진동 마그네트

33 : 상부요크 35 : 하부요크

50 : 서스펜션 71 : 지지부

73 : 상부커버 75 : 하부커버

91 : 보이스코일 93: 진동코일

13: 케이스 15: 상부 케이스

17: 하부 케이스 19: 홀

100: 평면형 안테나

본 발명은 음향과 진동을 발생하는 다기능 진동자(Multi-Function Actuator)를 포함하는 다기능 진동자 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 단말기는 무선으로 음성, 문자 및 화상 정보와 같은 다양한 정보를 송수신할 수 있는 휴대용 기기이다. 최근 이동통신 단말기의 급속한 보급에 의해 단말기 제조업체에서는 휴대의 편리를 위하여 단말기를 점점 소형화 및 경량화하는 추세이다. 이러한 추세는 단말기에 카메라, MP3 재생기능, 동영상의 재생 기능 등과 같은 멀티미디어 기능이 부가됨에 따라 더욱 가속화되고 있다. 따라서 이동통신 단말기의 소형화 및 경량화 추세에 따라 부품의 사이즈나 부품 수를 줄이기 위하여 다양한 기능을 하나로 통합한 부품들이 많이 사용되고 있는데, 그 중 가장 대표적인 것이 다기능 진동자이다.

다기능 진동자는 이동통신 단말기의 여러 기능 중에서 진동, 멜로디 및 통화음 기능을 수행하며, 종래의 수화기(receiver), 스피커, 부저 및 진동모터의 기능을 하나로 통합한 부품이다. 이러한 다기능 진동자는 음성용 진동판과 진동용 진동판을 구비하고, 진동판에 120~300Hz의 진동 주파수가 입력되면 진동기능을 발생하고, 진동판에 음성대역의 주파수가 입력되면 음향(voice sound)을 발생한다.

종래의 다기능 진동자는 대한민국 공개특허 2005-0037278호 등에 개시되어 있다.

상기 공개공보 2005-0037278호에 개시된 다기능 진동자는 케이스와, 상기 케이스의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 떨림판과, 상기 떨림판의 하단에 권선되어 고정된 보이스 코일(voice coil)과, 상기 보이스 코일과 수직으로 착자된 마그네트와, 상기 마그네트에 부착되어 자기 회로를 형성하는 상부 및 하부요크, 상기 요크와 결합하여 상하 진동을 전달하는 스프링 및 하부의 그릴과 조립되어 진동을 발생시키는 진동발생용 코일로 구성된다.

이와 같이 종래의 다기능 진동자는 스피커와 진동모터의 역할을 동시에 하기 때문에, 스피커와 진동모터가 각각 구비되어 있을 경우에 비해 음향 및 진동 성능이 떨어진다. 또한, 진동부를 구성하는 마그네트 및 요크는 상하 방향으로만 움직 이기 때문에 회전하는 편심로터를 구비한 진동모터에 비해서 체감 진동이 작고, 음향 출력은 다기능 진동자의 공간 제약으로 인해 체적이 작기 때문에 출력이 부족한 문제점이 있다.

본 발명은 진동 및 음향 성능을 향상할 수 있는 다기능 진동자 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 다기능 진동자 모듈은, 음향 및 진동을 발생하는 다기능 진동자와, 상기 다기능 진동자를 수용하여 밀폐하는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는 상기 다기능 진동자에 의해 생성된 음향을 배출하는 홀을 구비한다.

상기 다기능 진동자는 동일한 한 쌍의 다기능 진동자를 구비하고, 상기 한 쌍의 다기능 진동자는 각각 공진 주파수가 실질적으로 동일하여 공명이 가능하다.

한 쌍의 상기 다기능 진동자는 180°의 위상차를 갖고 진동하거나 동일한 위상을 갖고 진동하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따른 다기능 진동자 모듈은, 음향 및 진동을 발생하는 한 쌍의 다기능 진동자를 포함하고, 상기 한 쌍의 다기능 진동자는 180°의 위상차를 갖고 진동한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 다기능 진동자 모듈은, 음향 및 진동을 발생하는 한 쌍의 다기능 진동자를 포함하고, 상기 다기능 진동자는 각각 동일한 위상을 갖고 진동한다.

상기 케이스의 외부에는 평면형 안테나가 부착될 수 있다.

상기 다기능 진동자는 음향진동판과, 상기 음향진동판과 일정 간격 이격되며 진동 마그네트와 요크로 이루어진 진동부와, 상기 진동부를 탄성적으로 지지하는 서스펜션과, 상기 음향진동판과 상기 서스펜션을 지지하는 지지부와, 상기 진동 마그네트와의 상호 작용에 의해 상기 음향진동판을 전자기적으로 구동하는 보이스코일과, 상기 진동 마그네트와의 상호 작용에 의해 상기 진동부를 전자기적으로 구동하는 진동코일을 포함할 수 있다.

상기 요크는 상기 진동 마그네트의 상면 및 하면에 각각 부착되는 상부요크 및 하부요크를 포함할 수 있다. 그리고 상기 서스펜션은 상기 하부요크와 상기 지지부를 연결하는 판스프링으로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 다기능 진동자 모듈의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1(a)은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 진동자(10)의 평면도이고, 도 1(b)는 도 1(a)에 도시된 다기능 진동자(10)의 AA'선에 따른 단면도이다.

도 1(a) 내지 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 진동자(10)는 외체를 형성하는 지지부(71), 상부커버(73) 및 하부커버(75), 상기 지지부(71)에 결합되는 서스펜션(50), 상기 서스펜션(50)에 의해 탄성적으로 지지되며 마그네트(31), 상부요크(33) 및 하부요크(35)로 이루어지는 진동부(30), 상기 진동부(30)의 상부에 위치하는 음향진동판(20) 및 보이스코일(91) 그리고 상기 하부커버(75)에 부착되는 진동코일(93)을 포함한다.

상기 음향진동판(20)은, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 상기 지지부(71)의 상면에 안착된다. 상기 음향진동판(20)은 티탄 또는 폴리카보네이트 등으로 이루어지며 두께 10㎛ ~ 50㎛ 정도의 박막이다. 상기 음향진동판(20)은 상기 보이스코일(91)과 결합되며, 상기 보이스코일(91)에 인가되는 전기신호의 변화에 의해 발생하는 전자기적인 힘에 의해 진동함으로써 음을 발생한다.

상기 서스펜션(50)은 상기 진동부(30)를 상기 지지부(71)에 고정하며, 상기 진동부(30)의 진동을 상기 지지부(71)에 전달하는 역할을 한다. 상기 서스펜션(50)은 상기 진동부(30)와 상기 지지부(71)를 연결하며 다수의 암으로 이루어진 판스프링으로서, 상기 진동부(30)를 상기 지지부(71)에 대해 진동 가능하게 지지한다. 상기 서스펜션(50)은 상기 진동부(30)와 상기 지지부(71)를 연결하여 상기 진동부(30)로부터 발생되는 진동을 상기 지지부(71)에 전달할 수 있는 것이라면 어떠한 것도 가능하다. 예를 들어, 상기 서스펜션(50)을 진동부(30)와 상기 지지부(71)를 연결하는 코일 스프링으로 구성할 수도 있다.

상기 지지부(71)는 짧은 원통형상을 가지고 상기 음향진동판(20)과 상기 진동부(30)를 지지한다. 그리고 상기 지지부(71)의 상부 및 하부에는 상기 상부커버(73) 및 하부커버(75)가 각각 결합한다. 상기 지지부(71)는 내충격성이 뛰어난 유리섬유강화 플라스틱재를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 지지부(71)는 일반적으 로 단말기의 수화부에 위치한다.

상기 상부커버(73)는 상기 지지부(71)의 상단부에 결합되며, 상기 상부커버(73)와 상기 지지부(71) 사이에는 상기 음향진동판(20)이 개재된다. 상기 하부커버(75)는 상기 지지부(71)의 하단부에 결합하며, 상기 하부커버(75)의 일면에는 상기 진동코일(93)이 구비되어 있다.

상기 보이스코일(Voice Coil, 91)은 구리·알루미늄 등의 도체에 절연층과 접착층을 입힌 코일을 감아서 만든다. 상기 보이스코일(91)은 마그네트(31)와 하부요크(35) 사이에 위치한다. 상기 보이스코일(91)은 전류가 흘러서 만들어진 전기장과 마그네트(31)에서 발생한 자기장의 상호작용으로 만들어진 진동을 상기 음향진동판(20)에 전달함으로써 소리가 나도록 한다. 상기 보이스코일(91)에 흘려보낸 전류에 의해 상기 음향진동판(20)이 움직이는 현상은 플레밍의 왼손법칙에 의해 발생한다.

상기 진동코일(93)은 상기 하부커버(75)의 일면에 위치하며, 일 단부가 상기 마그네트(31)와 상기 상부요크(33) 사이에 위치한다. 상기 진동코일(93)에 교류전류가 인가되면 전기장이 생성되고, 이와 같은 전기장과 상기 마그네트(31)에 의해 생성되는 자기장의 상호 작용에 의해 발생하는 전자기력이 상기 진동부(30)에 전달되어 진동이 발생하게 된다.

상기 진동부(30)는 마그네트(31), 상부요크(33) 및 하부요크(35)를 포함한다. 상기 진동부(30)는 상기 서스펜션(50)에 의해 탄성적으로 지지된 상태에서 상기 진동코일(93) 및 상기 마그네트(31)의 상호 작용에 의해 생성된 전자기적인 힘 에 의해 진동한다.

상기 마그네트(31)는 페라이트와 네오디늄(neodymium) 등의 영구자석으로서, 도넛 형상을 가진다. 상기 마그네트(31)는 상기 상부요크(33) 및 하부요크(35)와 사출물 등에 의해 부착된다. 상기 마그네트(31)는 상기 진동부(30)의 진동시 상기 상부요크(33) 및 하부요크(35)와 함께 상하 방향으로 진동한다.

상기 상부요크(33)는, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 상기 마그네트(31)의 상면에 결합하고 일부는 상기 진동 코일(93)의 내부에 위치한다. 상기 하부요크(35)는 상기 마그네트(31)의 하면 및 상부요크(33)와 결합한다. 그리고 상기 하부요크(35)의 상면에는 상기 서스펜션(50)이 결합되어, 상기 구동부(30)가 상기 지지부(71)에 대해 진동 가능하게 지지된다.

상기 상부요크(33) 및 하부요크(35)는 상기 마그네트(31)에 의해 생성된 자기력선이 상기 보이스코일(91) 또는 상기 진동코일(93)로 집중되도록 한다. 그리고 상기 상부요크(33) 및 하부요크(35)는 마그네트(31)를 지지하고 상기 진동부(30)의 진동을 더욱 크게하는 역할을 한다. 따라서 상기 상부요크(33) 및 하부요크(35)는 비중(specific gravity) 및 자기 투과율(magnetic permeability)가 큰 재질, 예를 들면 텅스텐 및 니켈의 합금으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈의 사시도이고, 도 3은 도 2에서 케이스의 상부가 조립된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈은 한 쌍의 상기 다기능 진동자(10)와 이를 수용하는 케이스(13)를 포함 한다.

상기 케이스(13)는 상부 케이스(15) 및 하부 케이스(17)를 가지며, 상기 하부 케이스(17)의 일면에는 홀(19)이 형성되어 있다. 상기 케이스(13)의 내부에는 한 쌍의 상기 다기능 진동자(10)가 일정한 간격으로 이격되어 고정되어 있다. 상기 홀(19)은 상기 다기능 진동자(10)에 의해 생성되는 음향이 배출되는 통로이며, 상기 상부 케이스(15) 또는 하부 케이스(17) 중 어느 하나에만 형성된다. 이는 상기 홀(19)이 상부 케이스(15) 및 하부 케이스(17)에 각각 형성된 경우, 음향의 공명(resonce)이 발생하지 않기 때문이다. 상기 케이스(13)는 상기 다기능 진동자(10)에 의해 생성된 음향이 상기 홀(19)을 통해서만 외부로 배출되게 하기 때문에 음압을 증가하는 역할을 한다. 그리고 상기 케이스(13)는 플라스틱 수지와 같은 절연체로 형성된다.

한 쌍의 상기 다기능 진동자(10)는 공진 주파수가 상호 동일한 것이 바람직하다. 이는 상기 다기능 진동자(10)의 공진 주파수가 동일하지 않을 경우, 다기능 진동자(10) 각각의 진동이 상쇄되기 때문이다. 상기 다기능 진동자(10)의 공진 주파수가 동일하거나 실질적으로 동일하면, 한 쌍의 다기능 진동자(10)의 진동이 증폭되어 진동량이 배가 된다. 그리고 상기 다기능 진동자(10)를 좌우 한 쌍으로 배치함으로써, 스테레오(stereo) 기능이 가능하게 된다.

한 쌍의 상기 다기능 진동자(10)는, 아래에서 설명하는 바와 같이, 상호 180°의 위상차를 갖게 하거나, 동일한 위상을 갖게 함으로써 진동력을 강화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈을 도시한 사시도이다.

도 4에 도시된 다기능 진동자 모듈은, 상기 케이스(13)의 내부에 하나의 다기능 진동자(10)가 부착되어 있다. 이와 같은 단일의 다기능 진동자(10)에 의해 생성되는 음향은 상기 케이스(13)의 내부에서 상기 홀(19)을 통해서만 외부로 배출되기 때문에 음압이 증폭되어 스피커 성능이 향상될 수 있다. 즉, 상기 케이스(13)는 상기 다기능 진동자(10)에 의해 생성되는 음향이 소산되는 것을 방지하고, 홀(19)을 통해서만 외부로 배출되기 때문에 음압을 상승시켜 스피커 성능을 향상할 수 있게 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 한 쌍의 다기능 진동자를 역극으로 연결한 상태를 도시한 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시된 다기능 진동자 모듈에서 다기능 진동자가 휴대용 전화기의 폴더에 장착된 상태를 도시한 개략도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 좌측의 다기능 진동자(10)에는 SPK+로 전류가 유입되어 SPK-로 전류가 나오고, 우측의 다기능 진동자(10)에서는 SPK-로 전류가 유입되어 SPK+로 전류가 나온다. 따라서 상기 한 쌍의 다기능 진동자(10)는 상호 180°의 위상차를 갖게 되고 이로 인해, 도 6에 도시된 바와 같이, 좌측의 다기능 진동자가 하강하고 우측의 다기능 진동자가 상승하게 되어 회전 모멘트와 유사한 진동이 발생하게 된다. 따라서 한 쌍의 다기능 진동자를 역극으로 연결하여 180°의 위상차를 갖게 함으로써 진동량을 크게할 수 있다. 또한, 상기 다기능 진동자(10)는 폴더(F)의 중심선에서 일정 간격 이격되어 좌우 대칭으로 배치되어 있기 때문 에, 상기 다기능 진동자(10)가 역극으로 연결된 경우 진동 모멘트가 더욱 증가하게 된다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈의 다기능 진동자가 정극으로 연결된 상태를 도시한 개략도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 다기능 진동자가 정극으로 연결된 경우 좌측 및 우측의 다기능 진동자(10)는 동일하게 SPK+로 전류가 유입되어 SPK-로 전류가 나온다. 상기 다기능 진동자(10)의 공진 주파수가 동일하고 상기 다기능 진동자(10)가 동일한 위상차로 진동하는 경우, 상기 한 쌍의 다기능 진동자(10)에 의한 공명 현상이 유발되어 진동량이 더욱 증가한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다기능 진동자 모듈의 케이스 외부에 평면형 안테나(100)가 부착된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(13)의 외부에는 평면형 안테나가 부착되어 휴대용 단말기의 부피를 줄일 수 있다. 상기 평면형 안테나로는, 예를 들어 평면 반전형 F 안테나(Planar Inverted F Antenna, 이하 "PIFA 안테나"라고 함)가 사용될 수 있다. PIFA 안테나는 모노폴 안테나의 변형으로서 선형 반전형 L 안테나의 평면형 형태에 해당한다. PIFA 안테나는 이동통신 단말기에 내장하여 외장형 모노폴 안테나의 대체형으로 많이 사용된다. PIFA 안테나는 900Hz 및 1800Hz의 듀얼밴드 사용도 가능한 형태로서 넓은 대역폭을 갖는다. 상기 평면형 안테나(100)는 상기 상부 또는 하부 케이스의 일면에 부착된 후 인쇄회로기판(미도시)에 연결된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

본 발명은 진동 및 음향 성능을 향상할 수 있는 다기능 진동자 모듈을 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 음향 및 진동을 발생하는 다기능 진동자와;

   상기 다기능 진동자를 수용하여 밀폐하는 케이스를 포함하고,

   상기 케이스는 상기 다기능 진동자에 의해 생성된 음향을 배출하는 홀을 구비하는 다기능 진동자 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다기능 진동자는 동일한 한 쌍의 다기능 진동자를 구비하고,

   상기 한 쌍의 다기능 진동자는 각각 공진 주파수가 실질적으로 동일하여 공명이 가능한 다기능 진동자 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,

   한 쌍의 상기 다기능 진동자는 180°의 위상차를 갖고 진동하는 다기능 진동자 모듈.
4. 제 2 항에 있어서,

   한 쌍의 상기 다기능 진동자는 동일한 위상을 갖고 진동하는 다기능 진동자 모듈.
5. 음향 및 진동을 발생하는 한 쌍의 다기능 진동자를 포함하고,

   상기 한 쌍의 다기능 진동자는 180°의 위상차를 갖고 진동하는 다기능 진동자 모듈.
6. 음향 및 진동을 발생하는 한 쌍의 다기능 진동자를 포함하고,

   상기 다기능 진동자는 각각 동일한 위상을 갖고 진동하는 다기능 진동자 모듈.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 케이스의 외부에는 평면형 안테나가 부착되는 다기능 진동자 모듈.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 다기능 진동자는 음향진동판과;

   상기 음향진동판과 일정 간격 이격되며 진동 마그네트와 요크로 이루어진 진동부와;

   상기 진동부를 탄성적으로 지지하는 서스펜션과;

   상기 음향진동판과 상기 서스펜션을 지지하는 지지부와;

   상기 진동 마그네트와의 상호 작용에 의해 상기 음향진동판을 전자기적으로 구동하는 보이스코일과;

   상기 진동 마그네트와의 상호 작용에 의해 상기 진동부를 전자기적으로 구동하는 진동코일을 포함하는 다기능 진동자 모듈.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 요크는 상기 진동 마그네트의 상면 및 하면에 각각 부착되는 상부요크 및 하부요크를 포함하는 다기능 진동자 모듈.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 서스펜션은 상기 하부요크와 상기 지지부를 연결하는 판스프링으로 이루어지는 다기능 진동자 모듈.

Images