KR100429445B1 - 다기능 음향 장치 - Google Patents

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Abstract

스피커 다이어프램이 프레임 내에 지지되고 음성 코일이 스피커 다이어프램에 고정된다. 중앙 영구 자석을 구비하고 원통형 허브가 중앙 영구 자석의 둘레에 제공되는 회전자는 프레임 내에 회전 가능하게 지지된다. 모터 환상(環狀) 영구 자석이 회전자 둘레에 배치된다. 음성 코일은 중앙 영구 자석과 허브 사이에 형성된 간극에 배치된다.

Description

다기능 음향 장치{MULTIFUNCTION ACOUSTIC DEVICE}
본 발명은 이동 전화와 같은 휴대 장치에 사용되는 다기능 음향 장치에 관한것이다.
착신 신호음을 생성하기 위해 스피커가 제공되고, 소리를 발생시키지 않고 착신 신호를 수신자에게 알려주기 위해 사용되는 진동 모터가 제공되는 휴대 장치의 음향장치가 제공되었다. 이러한 장치는 스피커 및 모터 모두가 장치 내에 장착되므로, 상기 휴대 장치는 크기 및 무게가 증가하고 생산 단가가 비싸진다.
최근에 있어서, 다기능 음향 장치가 상기 단점을 해결하기 위해 제공되었다. 다기능 음향 장치는 진동판을 구비한 스피커 및 스피커의 진동판에 부착된 음성 코일에 자기적으로 결합되는 영구 자석을 포함한다. 상기 영구 자석은 장치 케이스의 진동에 의해 착신 신호의 수신을 알리도록 100 - 150 Hz의 저주파에서 독립적으로 진동하고, 그 진동은 장치 사용자의 몸에 전달된다.
도 6은 공개된 일본 실용신안 제5-85192호에 개시된 종래 전자기 유도 컨버터의 단면도이다. 상기 컨버터는 컨버터의 둘레에서 케이스(512) 내에 부착된 다이어프램(506), 다이어프램(506)의 중앙 부분(507)의 배면에 고정된 음성 코일(508), 케이스(512)에 부착된 스프링판(511), 스프링판(511)의 중앙 부분에 부착되고 음성코일에 삽입된 영구 자석(510)을 포함한다.
저주파 신호 및 고주파 신호를 상기 음성 코일에 인가함으로써, 스프링판(511)은 자석(510)의 극성 방향(Y)으로 진동한다.
상기 장치에 있어서, 다이어프램(506) 및 스프링판(511)은 음성 코일(508)과 자석(510) 사이의 자기 결합을 통해 상대적으로 움직인다. 그 결과로서, 저주파 신호 및 고주파 신호가 음성 코일(508)에 인가된 때, 다이어프램(506) 및스프링판(511) 모두는 연속해서 진동한다. 결과적으로, 상기 장치로부터 생성되는 음성, 음악, 그 밖의 다른 것들과 같은 음향은 왜곡되고, 이에 의해 음질이 떨어지게 된다. 부가적으로, 음성 코일(508) 및 자석(510) 모두의 진동은 자석의 저주파 진동이 음성 코일(508) 및 자석(510)의 자기 결합에 중첩되게 하고, 이것은 음을 더 크게 왜곡한다.
도 7은 종래의 다기능 음향 장치의 단면을 도시한다. 상기 장치는 플라스틱으로 만들어지고, 주름잡힌 둘레(603a) 및 중앙 돔을 갖는 스피커 진동판(603), 중앙 부분에서 진동판(603)의 배면에 고정된 음성 코일(604), 자석 구성물(610)을 포함한다. 상기 진동판(603)은 접착제를 사용하여 프레임(609)에 고정된다.
자석 구성물(610)은 하부 요크(605), 자석 구성물의 중앙 부분에서 요크(605) 상에 형성된 코어(601), 하부 요크(605) 위에 부착된 환상(環狀)의 영구 자석(602), 영구 자석(602) 상에 부착된 환상의 상부 요크(606)를 포함한다. 하부 요크(605) 및 상부 요크(606)는 스프링판(607, 608)에 의해 프레임(609) 내에 탄력성 있게 지지된다. 자기 간극(611)이 코어(601)의 둘레(601a)와 상부 요크(606)의 내부벽(606a) 사이에 형성되어 음성 코일(604)에 자기적으로 결합된다.
교류 전압이 입력 단자(612a, 612b)를 통하여 음성 코일(604)에 인가된 때, 스피커 진동판(603)은 Y 방향으로 진동하여 700 Hz 와 5 KHz 사이의 주파수로 음향을 생성한다. 저주파 신호 또는 고주파 신호가 음성 코일(604)에 인가되면, 스피커 진동판(603) 및 자석 구성물(610)은 자석 구성물(610) 및 스피커 진동판이 음성 코일(604) 및 자기 구성물(610)의 자기 결합을 통해 상대적으로 움직인 때부터, 연속적으로 진동한다.
결과적으로, 장치로부터 생성되는 음성, 음악, 다른 음과 같은 음향은 왜곡되어, 음질을 떨어뜨린다. 부가적으로, 음성 코일(604) 및 자기 구성물(610) 모두의 구동은 저주파 진동이 음성 코일(604) 및 자기 구성물(610)의 자기 결합 상에 중첩되게 하고, 이것은 음을 더 크게 왜곡한다.
도 8은 다른 종래 다기능 음향 장치의 단면을 도시한다. 상기 장치는 플라스틱으로 만들어지고, 주름잡힌 둘레(603a) 및 중앙 돔을 갖는 스피커 진동판(603), 중앙 부분에서 진동판(603)의 배면에 고정된 음성 코일(604), 자석 구성물(610)을 포함한다. 상기 진동판(603)은 접착제를 사용하여 프레임(609)에 고정된다.
자석 구성물(610)은 하부 요크(703), 자석 구성물의 중앙 부분에서 요크(703) 상에 형성된 코어(601), 하부 요크(703)에 고정된 환상(環狀)의 영구 자석(702), 둘레벽(606b)을 갖고 영구 자석(602) 상에 부착된 환상의 상부 요크(606)를 포함한다. 상부 요크(606)는 스프링판(707, 708)에 의해 프레임(609) 내에 탄력성 있게 지지된다. 제1 자기 간극(701)이 코어(601)의 둘레(601a)와 상부 요크(606)의 내부벽(606a) 사이에 형성되어 음성 코일(604)에 자기적으로 결합된다. 제2 간극(705)이 하부 요크(703)의 둘레(703a)와 상부 요크(606)의 내부벽(606a) 사이에 형성된다. 구동 코일(706)은 프레임에 고정되고 제2 간극(705) 내에 삽입된다.
교류 전압이 입력 단자(612a, 612b)를 통하여 음성 코일(604)에 인가된 때, 스피커 진동판(603)은 Y 방향으로 진동하여 700 Hz 와 5 KHz 사이의 주파수로 음향을 생성한다. 저주파 신호 또는 고주파 신호가 음성 코일(604)에 인가되면, 스피커 진동판(603) 및 자석 구성물(610)은 자석 구성물(610) 및 스피커 진동판이 음성 코일(604) 및 자기 구성물(610)의 자기 결합을 통해 상대적으로 움직인 때부터, 연속적으로 진동한다.
음악을 위한 고주파 신호가 음성 코일(604)에 인가된 때, 스피커 진동판만 진동한다. 그러므로, 음의 왜곡은 발생되지 않는다. 더욱이, 저주파 신호가 구동 코일에 인가된 때, 자기 구성물(610)만 진동하고, 스피커 진동판(603)은 진동하지 않는다.
그러나, 고주파 신호가 입력 단자(612a, 612b)에 인가되고, 저주파 신호가 또한 입력 단자(704a, 704b)에 인가된다면, 스피커 진동판(603) 및 자기 구성물(610)은 연속적으로 진동하고 이것에 의해 음질이 떨어진다.
전술한 종래 장치들에 있어서, 저주파 신호 또는 고주파 신호가 음성 코일에 인가된 때, 스피커 진동판 및 자기 구성물 모두가 진동한다. 이것은 저주파 진동 구성물이 고주파 진동 방향과 동일한 방향으로 진동하는 이유에 기인한다.
본 발명의 목적은 한 진동 부재가 다른 진동 부재와 진동하지 않음으로써, 종래 장치의 단점이 제거된 다기능 음향 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 프레임, 프레임 내에 지지되는 스피커 다이어프램, 스피커 다이어프램에 고정된 음성 코일, 중앙 영구 자석 및 프레임 내에 회전 가능하게 지지되고 중앙 영구 자석 둘레에 제공되는 원통형 허브를 갖는 회전자, 회전자 둘레에 배치된 모터 환상 영구 자석, 중앙 영구 자석과 허브 사이에 형성된 간극 내에 배치되어 있는 음성 코일을 포함하는 다기능 음향 장치가 제공된다.
상기 회전자는 전기자(電機子) 및 정류자를 포함한다.
상기 장치는 회전자 위에 편심적으로 제공된 추를 더 포함한다.
상기 정기자는 허브에 고정된 코어들을 포함하고, 코일들은 코어에 부착되며, 정류자는 세그먼트 및 이 세그먼트를 통해 코일에 전류를 공급하기 위한 한쌍의 브러시를 포함한다. 이들 목적 및 다른 목적 및 본 발명의 특징은 첨부된 도면과 함께 이어지는 상세한 설명으로 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 다기능 음향 장치의 단면도.
도 2는 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 단면도.
도 3은 본 발명의 다기능 음향 장치의 회전자의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 다기능 음향 장치의 정류자(整流子)의 배면도.
도 5는 도 4의 정류자의 사시도.
도 6은 종래 전자기 유도 컨버터의 단면도.
도 7은 종래 다기능 음향 장치의 단면도.
도 8은 다른 종래 다기능 음향 장치의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 프레임
10 : 음(音)생성 장치
13 : 덮개
14 : 스피커 다이어프램
14a : 스피커 다이어프램 중앙 돔
14b : 스피커 다이어프램 둘레부
15 : 음성 코일
16 : 축
16a : 플랜지
18 : 상부판
19a, 19b : 음성 코일(15) 입력 단자
20 : 직류 모터
21 : 중앙 영구 자석
23 : 허브
24 : 자기 간극
25 : 회전자
26 : 정류자
27 : 모터 환상 영구 자석
28, 29, 30 : 중앙링 둘레에 형성된 3 개의 코어
28a, 29a, 30a : 전기자 코일
33 : 한 쌍의 편심추
35 : 정류자 지지 프레임
40 : 브러시
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 다기능 음향 장치는 음생성 장치(10) 및 플라스틱 또는 자성 재료로 만들어진 원통형 프레임(1)내에 제공된 직류 모터(20)를 포함한다. 음생성 장치(10)는 중앙 돔(14a)을 구비하고 접착제를 사용하여 둘레(14b)가 프레임에 고정된 스피커 다이어프램(14), 상기 스피커 다이어프램(14)의 배면에 고정된 음성 코일(15)을 포함한다. 상기 스피커 다이어프램(14)은 복수 개의 음배출구를 구비하는 덮개(13)에 의해 덮혀지고, 프레임(1)의 둘레 가장자리에서 프레임(1)에 고정된다.
직류 모터(20)는 평평한 컵 모양이고 자성 재료로 만들어지고, 또한, 상기 음생성 장치(10)를 위한 요크 역할을 하는 허브(23)를 구비한다. 상기 허브(23)는 프레임(1)의 베이스판 상에 회전 가능하게 장착된 축(16)에 고정된다.
허브(23)의 바닥면 위에는 원통형의 스피커 중앙 영구 자석(21) 및 자성 재료로 만들어진 상부판(18)이 축을 둘러싸도록 쌓여 축(16)의 큰직경의 플랜지(16a)에 의해 서로 고정된다. 영구 자석(21)은 축방향으로 자화되어 있다. 음성 코일(15)은 허브(23)의 내부벽 둘레와 상부판(18)의 벽둘레 사이의 자기 간극(24) 내에 배치된다.
직류 모터(20)는 전기자, 정류자(26), 모터 환상 영구 자석(27)을 포함하는 회전자를 더 포함한다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전자(25)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 중앙링(31) 둘레에 형성된 3 개의 코어(28, 29, 30)를 구비한다. 코어(28, 29, 30) 상에는 전기자 코일(28a, 29a, 30a)이 부착되어 있다. 한 쌍의 편심추(33)가 코어(29, 30)에 고정된다. 중앙링(31)이 허브(23)에 고정된다.
플라스틱으로 만들어지고 디스크 형상인 정류자 지지 프래임(35)은 허브(23)의 둘레벽에 고정된다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 3 개의 정류자 세그먼트(36, 37, 38)는 정류자 지지 프레임(35)의 배면에 금속 도금에 의해 형성된다.
각각의 전기자 코일(28a, 29a, 30a)의 양끝은 세그먼트의 둘레벽에서 인접 정류자 세그먼트의 단자(32)에 접속된다. 예컨대, 코일(30a)의 양끝(30b, 30c)은 도 2, 도 4, 도 5에 도시된 바와 같이 인접 세그먼트(36, 37)의 단자(32)에 접속된다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 브러시(40)가 제공되어 회전시 각 브러시의 안쪽 끝부분은 세그먼트(36, 37, 38)와 접촉한다. 브러시(40)의 베이스 부분은 접착제로 프레임(1)에 고정된다. 금속 프레임의 경우, 베이스 부분은 절연체가 삽입된 프레임에 고정된다. 브러시의 베이스는 프레임(1)으로부터 돌출되고 직류 전원(도시하지 않음)에 접속된다.
모터 영구 자석(27)은 복수의 자극에서 반경 방향으로 자화된다.
동작에 있어서, 고주파 신호가 (도 1의) 음성 코일(15)의 입력 단자(19a, 19b)에 인가된 때, 스피커 다이어프램(14)은 Y 방향으로 진동하여 음을 생성한다.
직류 전류가 브러시(40)를 통해 코일(28a, 29a, 30a)에 공급된 때, 코어(28 내지 30)와 영구 자석(27) 사이에 구동 토크가 생성된다. 그러므로, 회전자(25)는 회전한다. 추(33)가 회전자에 편심적으로 부착되어 있으므로, 회전자는 반경 방향으로 진동한다. 진동은 프레임(1) 및 장치의 케이스를 통해 사용자의 몸에 전달되어 착신 신호가 사용자에게 통지된다.
부하 토크(TL)가 다음과 같이 표현된다.
TL = μrRω2M (Nㆍm)
여기서 M 은 회전자 추의 질량이고, R 은 회전자 축(16)의 중앙과 추(33)의 무게 중심 사이의 거리이며, r 은 회전자 축(16)의 반경이고, μ는 회전자 축(16)과 회전자(25) 사이의 마찰 계수이며, ω는 회전자(25)의 회전수(red/sec)이다.
회전자(25)는 단지 부하 토크(TL)를 생성하므로, 장치의 전력 소비는 작다.
스피커 다이어프램(14)에 의해 음이 생성되는 동안 회전자(25)를 회전시키기 위해 저주파 신호가 브러시(40)에 인가되면, 간극(24) 내의 자속 밀도는 스피커 다이어프램(14)만 진동할 때의 자속 밀도로부터 변경되지 않는다.
전술한 내용으로부터, 본 발명이 음질을 떨어뜨리지 않고 음의 생성 및 프레임 진동을 동시에 발생할 수 있는 다기능 음향 장치를 제공한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 종래 기술에서는 스피커 다이어프램 및 자기 구성물이 같은 방향으로 진동하므로, 장치의 두께를 증가시킨다. 본 발명의 장치에 있어서는, 자기 구성물이 회전하므로, 장치의 두께를 줄일 수 있다.
상기 발명이 본 발명의 바람직한 특정 실시예와 결부하여 설명되었지만, 상기 설명은 예시를 위한 것이고 이어지는 청구 범위에 의해 규정되는 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 음질을 떨어뜨리지 않고 음의 생성 및 프레임 진동을 동시에 발생할 수 있는 다기능 음향 장치를 제공한다. 종래 기술의 다기능 음향 장치는 스피커 다이어프램 및 자기 구성물이 같은 방향으로 진동하므로, 음이 왜곡되지 않게 하기 위해서는 장치의 두께를 증가시켜야 하는 반면, 본 발명의 장치에 있어서는, 자기 구성물이 회전하므로, 장치의 두께를 줄일 수 있다.

Claims (6)

  1. 프레임과,
    상기 프레임 내에 지지되는 스피커 다이어프램과,
    상기 스피커 다이어프램에 고정된 음성 코일과,
    중앙 영구 자석 및 중앙 영구 자석 둘레에 제공되는 원통형 허브를 구비하고, 상기 프레임 내에 회전 가능하게 지지된 회전자와,
    상기 회전자 둘레에 배치된 모터 환상(環狀) 영구 자석을 포함하고,
    상기 음성 코일은 상기 중앙 영구 자석과 상기 허브 사이에 형성된 간극 내에 배치되는 것인 다기능 음향 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전자는 전기자 및 정류자를 포함하는 것인 다기능 음향 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전자의 회전동안 상기 회전자를 진동시키기 위해 상기 회전자 상에 제공되는 편심 수단을 더 포함하는 것인 다기능 음향 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중앙 영구 자석은 환상 자석인 것인 다기능 음향 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 전기자는 코일이 부착되고 상기 허브에 고정된 복수의 코어를 포함하고, 상기 정류자는 세그먼트 및 상기 세그먼트를 통해 상기 코일에 전류를 공급하는 한 쌍의 브러시를 포함하는 것인 다기능 음향 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 편심 수단은 상기 회전자에 편심적으로 제공된 추인 것인 다기능 음향 장치.
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