KR100396794B1 - 진동모터 일체형 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동모터 일체형 스피커에 관한 것으로, 호출음을 출력하는 스피커부(100)와, 상기 편심을 갖는 스피커부(100)를 회전시켜 진동을 발생시키는 진동모터부(200)가 일체로 결합된 것인 바, 진동모터부(200)는 일단은 상기 스피커부(100)의 탑 플레이트(24) 중심에 관통 결합되고, 타단은 상기 스피커부(100)를 수용하는 하측 커버(41)의 내측 바닥면에 고정축(40)이 설치되며, 상기 고정축(40)의 소정위치에는 베어링(42)이 결합 설치되고, 상기 베어링(42) 외측둘레에는 평판형의 마그네트 회전체(43)가 결합 설치되며, 하측 커버(41)의 내측 바닥면에는 상기 마그네트 회전체(43)의 회전으로 상하로 진동되는 진동 코일(44)이 이격 설치되어 진동 코일(44)에 대한 고정축(40)으로부터의 마그네트 회전체(43)을 회전시키고, 마그네트 회전체(43)에 평면상으로 형성된 극성의 교차로 상기 진동코일에 대한 전자기력에 의하여 진동을 일으키는 것으로, 스피커부에 영향을 주지 않는 범위 내에서의 별도의 진동을 구현할 수 있는 것이다.

Description

진동모터 일체형 스피커{Speaker United in Vibration Motor}

본 발명은 진동모터와 스피커가 일체로 결합된 진동모터 일체형 스피커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대폰(셀룰러폰 또는 PCS폰) 등과 같은 각종 이동통신 단말기 내에 장착되어 착신음을 발생시키는 스피커와 착신에 따른 무음 진동을 위한 진동모터를 일체화시킨 진동모터 일체형 스피커에 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 통신산업의 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 코일(Voice Coil)에 의해 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 것이다.

즉 여러 주파수가 포함된 전류신호가 보이스 코일에 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 요크내에 마그네트(Magnet, 영구자석)와 탑 플레이트(Top Plate)를 이용하여 공극내에 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 진동시에 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 최근에 진동모터와 스피커를 일체로 구성하게 되었고, 이는 도 1의 단면도에서, 스피커부(1)로서 복수의 음을 방출시키는 프로텍터(2)와, 음압으로 진동에 의하여 음향을 발생하는 다이어프램(5)과, 상기 다이어프램(5)의 하단에 장착되어 인가되는 음성전류에 의하여 진동하는 보이스 코일(6)과, 상기 보이스 코일(6)내에 장착된 탑 플레이트(7)와, 소정 크기의 자기장을 발생하는 마그네트(8)와, 상기 마그네트(8)가 고정된 권선이 없는 철심부인 요크(9)와, 상기 요크(9)의 외주연에 구성되고 프로텍터(2)와 결합되는 프레임(10)으로 이루어지고, 진동모터부(13)로서는 상기 스피커부(1)를 상기 스피커부(1)가 내측에 설치된 하측 커버(12)와, 상기 스피커부(1)의 요크(9) 하단에 위치하고 하측 커버(12)의 중앙에 고정되어 인가되는 전류에 의하여 자기장을 발생시켜 스피커부(1)를 상하로 진동시키기 위한 진동 코일(11)과, 상기 스피커부(1)의 프레임(10)과 하측 커버(12) 사이에 연결되어 스피커부(1)의 상하진동을 유지시키기 위한 진동용 다이어프램(4)이 포함된 것이다.

이와 같이 구성된 종래의 진동모터 일체형 스피커의 경우에 진동을 일으키는 방법은 스피커부(1)의 저주파수에서의 상하 진폭을 이용하여 진동을 발생시킨다.

또한, 스피커부(1)는 보이스 코일(6)에 흐르는 음성전류로 다이어프램(5)의 진동시켜 음향을 재생하고, 이는 탑 플레이트(7), 마그네트(8) 및 요크(9)의 자기장의 작용에 의하여 이루어진다.

종래에 진동모터 일체형 스피커는 스피커부(1)가 작동하는 경우에는 진동모터부(13)가 작동되지 않고, 진동모터부(13)가 작동하는 경우에 스피커부(1)는 작동을 하지 않는다. 즉 스피커부(1)와 진동모터부(13)가 동시에 작동하는 경우는 없다. 이는 이동통신 단말기의 기능상 또는 사용자의 요구에 의하여 호출음을 발생하거나 호출상태를 인식할 수 있도록 하기 위하여 스피커 또는 진동모터의 작동을 선택적으로 설정하기 때문이다.

그러나, 종래에 진동모터 일체형 스피커가 적용된 경우에 이동통신 단말기로부터 호출상태를 표시하기 위하여 진동모드로 설정하였을 경우에 스피커부가 진동모터에 의하여 상하진동을 하므로, 그 진동력이 부족하여 사용자가 용이하게 인식하지 못하는 단점이 있었다.

더욱이 스피커가 상하진동에 의하여 진동력을 발생하므로 진동용 다이어프램이 찢어지거나 열화되어 충분한 진동력을 발생시키지 못하는 경우가 있고, 특히 충분한 음압을 발생하여야 하는 스피커의 고유의 특성을 나타내지 못하는 경우에는 제품의 불량화 및 신뢰성의 상실 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 진동을 위한 진동체를 갖는 스피커를 이용하되, 스피커와는 별도의 회전체 회전에 따른 진동을 발생시킬 수 있도록 한 진동모터 일체형 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래에 진동모터 및 스피커가 일체로 장착된 상태를 나타낸 휴대용 이동통신 단말기를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 진동모터 일체형 스피커를 나타낸 사시도,

도 3은 본 발명의 진동모터 일체형 스피커의 단면도.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

20: 프로텍터 22: 다이어프램

23: 보이스 코일 24: 탑 플레이트

26: 베어링 28 : 마그네트

30: 요크 32: 프레임

40: 고정축 41: 하측커버

42: 베어링 43: 마그네트 회전체

44: 진동 코일 45: 터미널

100: 스피커부 200: 진동모터부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 음 방출을 위한 프로텍터; 음압으로 진동에 의하여 음향을 발생하는 다이어프램; 상기 다이어프램의 하단에 장착되어 인가되는 음성전류에 의하여 진동하는 보이스 코일; 상기 보이스 코일내에 장착된 탑 플레이트; 상기 탑 플레이트의 하단에 구성되어 소정 크기의 자기장을 발생하는 마그네트; 상기 마그네트가 고정된 권선이 없는 철심부인 요크; 및 상기 요크의 외주연에 구성되고 다이어프램이 고정되는 프레임; 을 포함하여 호출음을 출력하는 스피커부; 및일단은 구비되는 하측 커버에 고정 설치되고, 타단은 상기 탑플레이트를 고정하는 고정축; 상기 고정축 상에 결합 설치되는 베어링; 상기 베어링 외측둘레에 관통 결합되어 자기장을 형성하는 평판형의 마그네트 회전체; 상기 마그네트 회전체 하부에 이격 설치되어 마그네트 회전체를 회전시키기 위한 전기장을 형성하는 진동 코일; 및 상기 하측 커버의 내부 일측에 고정되어 외부로부터 인가되는 전류신호를 공급하는 터미널을 포함하는 진동모터부;가 구비된 것을 특징으로 하는 진동모터 일체형 스피커.가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 진동모터 일체형 스피커를 나타낸 분리 사시도이고, 도 3은 스피커를 결합하여 내부를 도시한 단면도이다.

본 발명에 의하면, 휴대용 이동통신 단말기는 기지국 또는 중계국으로부터 수신된 음성 및 데이터신호의 수신상태를 나타내기 위하여 소정의 음압을 출력하는 스피커와, 무음(無音)모드로 소정의 가진력을 갖는 진동모터를 통해 이를 표시하게된다.

이러한 스피커부(100)는 소정 크기의 호출음을 출력하는 것으로, 프로텍터(20)를 통하여 음을 방출시킬 수 있으며, 프로텍터(20)는 외부로부터 스피커로의 각종 이물질이 유입되는 것을 방지함과 동시에 충분한 음압을 유지시킬 수 있다.

스피커부(100)에 마련되는 통상의 다이어프램(22)은 음압으로 진동에 의하여 음향을 발생하는 것으로, 박막의 합성수지재가 이용되고, 호형상으로 형성된다. 보이스 코일(23)은 상기 다이어프램(22)의 하단에 장착되어 인가되는 음성전류에 의하여 진동하는 것이다.

또한, 탑 플레이트(24)는 상기 보이스 코일(23)내에 장착되고, 탑 플레이트(24)의 하단에는 소정크기의 자기장을 발생하는 마그네트(28)가 장착된다. 상기 탑 플레이트(24)와 마그네트(28)는 중공을 갖는 원판 형태이고, 탑 플레이트(24)의 중공에는 베어링(26)이 결합된다.

또한, 요크(30)는 권선이 없는 철심부로 상기 마그네트(28)가 고정되고, 상기 요크(30)의 외주연에는 다이어프램(22)이 고정되는 프레임(32)이 구성된다.

진동모터부(200)는 일단은 상기 스피커부(100)의 탑 플레이트(24) 중심에 관통 결합되고, 타단은 상기 스피커부(100)를 수용하는 하측 커버(41)의 내측 바닥면에 고정축(40)이 설치되며, 상기 고정축(40)의 소정위치에는 베어링(42)이 결합 설치되고, 상기 베어링(42) 외측둘레에는 평판형의 마그네트 회전체(43)가 결합 설치되며, 하측 커버(41)의 내측 바닥면에는 상기 마그네트 회전체(43)와 상호작용하여 상기 마그네트 회전체(3)를 회전시키는 진동 코일(44)이 이격 설치된다.

상기 마그네트 회전체(43)는 평면에 N극과 S극이 교호로 형성된 것으로, 상기 고정축(40)을 중심으로 직각 회전에 대한 상기 진동 코일(44)이 떨림(Vibration)을 가질 수 있도록 비대칭으로 구성된다. 즉, 원판형에서 원형에 대한 편차를 갖거나 어느 소정부분의 두께에 편차를 주어 비대칭에 의해 상기 진동코일과의 작용에 의해 회전되는 마그네트 회전체의 진동조건을 구현할 수 있도록 한다.

즉, 회전체는 마그네트 및 기존의 진동구조를 갖는 통상적인 로터(Rotor)로도 사용이 가능하다.

한편, 상기 하측 커버(41)의 내부 일측에 고정되어 외부로부터 인가되는 전류신호를 공급하는 터미널(45)이 포함되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명인 진동모터 일체형 스피커에 대한 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스피커부(100)는 일반적인 스피커의 구동원리와 동일하게 작동한다. 마그네트(28)는 영구자석을 적용하므로 탑 플레이트(24) 및 보이스 코일(23)에 동일한 자속이 형성된다. 이때, 스피커부(100)의 보이스 코일(23)에 음성전류가 인가되면 전기장의 변화로 전자기력의 작용이 이루어지고, 보이스 코일(23)은 다이어프램(22)과 일체로 구성되어 있어 보이스 코일(23)의 전자기력에 의하여 다이어프램(22)은 진동하게 된다. 따라서 소정의 음성 또는 음향이 발생하게 된다. 상기 음성전류는 이동통신 단말기의 제어회로로부터 터미널(45)을 통해 인가된다.

한편, 상기 스피커부(100)가 작동되기 이전에 발생되는 진동모터부(200)의 작동을 살펴보면, 상기 스피커부의 작동과 별도로 하측 커버(41)상에 설치된 진동코일(44)에 유도전류가 인가되는 상태에서 스피커부(100)의 중심과 하측 커버의 중심에 고정된 고정축(40)을 중심으로 마그네트 회전체(43)가 진동코일의 유도전류로 인하여 회전하게 된다.

이때, 회전되는 마그네트 회전체(43)는 고정축(40)상의 베어링(42)과 결합되어 있어, 어느 일방향으로 베어링(42)과 함께 회전되는데, 마그네트 회전체(43)상의 극성은 한 평판상에 극성이 교호로 형성된 관계에서 유도전류의 자기장 형성으로 진동을 발생시켜 준다.

상기 마그네트 회전체(43)의 진동발생은 터미널(미도시)을 통해 전류가 진동 코일로 입력되어 진동 코일(44)은 소정 크기의 전기장을 발생시키고, 상기 진동용 마그네트 회전체(43)와 진동 코일(44)은 서로 직교하는 전자기력에 의하여 인력 또는 척력이 발생한다.

따라서, 진동용 마그네트 회전체(43) 및 진동코일(44)의 요소가 구비되는 진동모터부(200)는 고정축(40)에 회전 가능하게 결합된 베어링(42)과 마그네트 회전체(43)의 회전에 있어, 각기 다른 극성의 교차로 인해 상호 대응하는 진동코일의 유도전류 방향을 교호로 변환시켜 진동을 발생한다. 상기 진동 코일(44)에 인가되는 전류의 크기나 진동용 마그네트 회전체(43)의 자기장의 크기에 따라 회전하는 진동력은 마그네트 회전체의 비대칭 정도, 진동코일의 크기, 인가되는 전원에 따라 각각 달라질 수 있다.

이와 같이 스피커 고유의 특성인 음성 및 음향의 출력에 영향을 주지 않으면서 사용자의 선택 또는 요구에 의하여 진동모터의 기능을 도모할 수 있으며, 단말기의 소형화할 수 있는 이점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 진동모터가 결합된 스피커는 프로텍터, 다이어프램, 보이스 코일, 탑 플레이트, 마그네트, 요크 및 프레임으로 구성된 편심의 스피커와, 프레임의 하단에 설치된 진동모터부의 진동 코일 전자기력에 의하여 고정축에 베어링으로 결합된 마그네트 회전체가 회전진동을 하도록 구성하여 스피커부가 상하 진동되는 종래의 스피커에 비하여 스피커부는 일반적인 사용과 동시에 진동모터부만을 작동시켜 진동력을 얻음으로써 기존의 스피커부 자체적인 상하진동에 의한 진동력보다 우수한 진동력을 갖는 스피커를 제공하여 이동통신 단말기의 부품의 복합화에 의한 제품의 적용이 가능하다.

상기 본 발명을 고려하여 충분히 변경, 변환, 치환 및 대체할 수 있을 것이고, 상술한 것에만 한정되지 않는다.

Claims (2)

1. 음 방출을 위한 프로텍터와,

   음압으로 진동에 의하여 음향을 발생하는 다이어프램;

   상기 다이어프램의 하단에 장착되어 인가되는 음성전류에 의하여 진동하는 보이스 코일;

   상기 보이스 코일내에 장착된 탑 플레이트;

   상기 탑 플레이트의 하단에 구성되어 소정 크기의 자기장을 발생하는 마그네트;

   상기 마그네트가 고정된 권선이 없는 철심부인 요크; 및

   상기 요크의 외주연에 구성되고 다이어프램이 고정되는 프레임;

   을 포함하여 호출음을 출력하는 스피커부; 및

   일단은 구비되는 하측 커버에 고정 설치되고, 타단은 상기 탑플레이트를 고정하는 고정축;

   상기 고정축 상에 결합 설치되는 베어링;

   상기 베어링 외측둘레에 관통 결합되어 자기장을 형성하는 평판형의 마그네트 회전체;

   상기 마그네트 회전체 하부에 이격 설치되어 마그네트 회전체를 회전시키기 위한 전기장을 형성하는 진동 코일; 및

   상기 하측 커버의 내부 일측에 고정되어 외부로부터 인가되는 전류신호를 공급하는 터미널을 포함하는 진동모터부;

   가 구비된 것을 특징으로 하는 진동모터 일체형 스피커.
2. 제 1항에 있어서, 마그네트 회전체에는 적어도 2극 이상 극성이 형성되고, 고정축에 대하여 비대칭으로 결합된 것을 특징으로 하는 진동모터 일체형 스피커.