KR100992043B1 - 초소형 복합 진동 마이크로스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 진동 스피커에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 음향 기능을 제외하고, 골전도 기능과 다양한 진동 기능 및 부착스피커 기능을 구현함과 동시에 크기를 초소형화한 구조를 갖는 초소형 복합 진동 마이크로스피커에 관한 것이다.

최근 슬림형 휴대폰과 같은 소형 멀티미디어 이동통신기기 등에 사용되는 기존 스피커는 단순히 벨소리 등으로 음악, 게임음향 등의 음원을 재생할 뿐이나, 음향의 진동을 피부로 느끼는 체감진동, 진동모터기능을 포함한 다양한 진동을 구현하는 진동콘텐츠, 일반적인 귀(외이/중이)를 통하지 않고 소리를 인식할 수 있는 골전도 기능, 부착된 물질을 진동시켜 스피커화 하는 부착스피커 기능 등은 기존 스피커에서는 제공되지 않고 있다.

그러나 하나의 스피커 구조에 상기와 같은 다양한 기능을 부가하기 위해서는 전체적인 부피가 증가하여 휴대폰과 같은 수량이 많은 소형 멀티미디어 통신기기에는 적용할 수 없는 문제가 발생하며, 부피를 감소시킬 경우에는 일반적인 음향 스피커 또는 골전도 스피커 또는 일반적인 진동모터 등의 단일 기능만 갖게 되고 진동력이 저하되므로, 초소형 크기에 상기와 같은 복합 기능을 동시에 가능하게 하기 위해서는 초소형인 구조를 최대한 효율적으로 이용하는 구조의 개선이 시급하다 할 것이다.

이에 본 발명은 다이아프레임을 제거하여 그것이 차지하는 두께 및 직경을 절감함과 동시에 두 개의 마그네트, 진동코일부 및 판스프링 등의 탄성지지부를 사 용하여 진동력을 최대한 크고 효율적으로 구현하여 골전도 기능, 부착스피커 기능, 다양한 진동기능이 가장 작은 크기 구조에서 모두 충분히 구현될 수 있는 기술적 사상을 제공하고자 한다.

스피커, 진동, 골전도

Description

초소형 복합 진동 마이크로스피커{Multi-Functional Microspeaker}

도 1은 본 발명에 따른 진동형 마이크로스피커의 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 진동형 마이크로스피커의 단면도.

< 주요 도면부호에 대한 설명 >

10 : 하우징 10a : 측부 하우징

10b : 하부 하우징 10c : 상부 하우징

11 : 탄성지지부 12 : 마그네트 지지부

13 : 중심결합부재 14 : 중심 마그네트

15 : 외륜 마그네트 16 : 진동코일부

본 발명은 복합 진동 스피커에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 음향 기능을 제외하고, 골전도 기능과 다양한 진동 기능 및 부착스피커 기능을 구현함과 동시에 크기를 초소형화한 구조를 갖는 초소형 복합 진동 마이크로스피커에 관한 것이다.

최근에는 마그네트를 이용한 스피커 중, 기존 음향재생부(다이아프레임)를 사용하지 않고, 발생하는 진동을 응용하는 진동 스피커가 등장하고 있는데, 주로 음향을 공기로 전달하지 않고 인체 뼈의 진동을 통해 전달하는 골전도 스피커 또는 진동을 촉각(피부)으로 느끼게 하는 체감음향 스피커로 사용되고 있다.

상기 골전도 및 체감음향 등의 기능을 제공하는 진동형 스피커는 전기적 음향신호와 연동하여 진동을 유발하고 이러한 미세한 진동을 그대로 살려 외부에 전달할 수 있어야만 가능하며 이것을 가능하게 하는 구조의 개선이 기술의 핵심이라고 할 수 있다.

그러나 종래의 진동형 스피커는 지지부재나 외부의 압력에 노출되는 부분 등으로 인해 마그네트의 진동을 억제하거나 방해하는 요인이 많아 사실상 미세 진동의 전달에 실패하였기 때문에 우수한 기능성에도 불구하고 진동형 스피커의 보급이 현실적으로 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

또한 휴대폰과 같은 소형 멀티미디어 이동통신기기 등에 적용되는 진동모터는 강한 진동을 외부에 전달하는 데에만 주력할 뿐이어서 진동 자체를 다양하게 구현할 수 있는 여지는 없는 것이었다.

마그네트를 이용한 스피커는 음향부를 제거하더라도 전기적 음향신호와 연동하여 남은 중심 구조를 최대의 진동력과 효율성을 갖도록 재구성한다면 단일 진동 스피커 구조로 골전도 스피커, 부착스피커 및 다양한 진동모드를 갖는 진동 모터의 기능을 모두 제공하는 일체형 복합 진동 스피커의 구현이 가능하여 엄청난 경제적 효과 및 기능성을 제공할 수 있다.

그러나 하나의 진동 스피커 구조에 상기와 같은 다양한 기능을 부가하다보면 전체적인 크기가 증가하여 휴대폰과 같은 소형 멀티미디어 통신기기에는 적용할 수 없는 문제가 발생하며, 크기를 줄일 경우 마그네트, 코일 등의 부품 양산성 저하, 작은 마그네트, 코일 등으로 인한 진동성능 저하 등의 문제가 발생하므로, 초소형으로써 상기와 같은 다양한 기능을 구현할 수 있도록 구조의 개선이 시급하다 할 것이다.

이에 본 출원인은 상기 일체형 복합 진동 스피커에 있어서, 최근 슬림형 휴대폰에 채택될 수 있는 초소형 크기에서 통화용 스피커로 사용될 수 있는 골전도 스피커 기능 뿐만 아니라 단순 진동모드의 일반 진동모터가 아닌 다양한 진동모드를 갖는 진동모터기능과 부착된 물질에서 음향이 증폭되는 부착스피커 기능이 모두 구현되어 휴대폰과 같이 슬림화되고 있는 최근 이동통신 멀티미디어 단말기에 적용될 경우 막대한 원가/공간절감 효과뿐만이 아니라 사용자에게 매우 효용가치가 높은 초소형 복합 진동 스피커의 구조 개선에 대한 독보적인 연구를 진행해 왔다.

여기서 가장 문제가 되는 것은 충분한 진동력과 음향신호 응답성을 확보하면서도 전체 크기를 최소화할 수 있는 구조의 창출이나, 이는 양산성과 관련하여 원가절감이나 제조의 용이성을 함께 추구해야 하는 것으로서 이 모든 요건을 충족하는 최적의 구조를 창출하는 것은 난제가 아닐 수 없다.

본 발명은 상술한 복합 진동 마이크로스피커를 초소형화할 경우 내부구조에 의한 진동력 및 음향 신호 응답성 등의 성능 저하문제를 해결하여 초소형 크기 구조로 본 발명이 의도하는 슬림형 휴대폰 등 소형 이동통신 멀티디미어 단말기 등에 적용될 수 있는 골전도/부착스피커/진동의 초소형 복합 진동 스피커를 구현하는 기 술적 사상을 제공하는 데에 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 상부 및 측부 면을 커버하는 하우징; 마그네트 지지부의 하부에서 중심결합을 하고 하우징에 편심이 발생하지 않도록 고정되는 적어도 하나 이상의 탄성브리지를 포함하는 탄성지지부; 상기 탄성지지부 상에서 상기 탄성지지부와 중심결합하고 측부 하우징으로부터 이격될 수 있는 크기로 형성된 마그네트 지지부; 상기 마그네트 지지부 상에 부착되는, 중심 마그네트 및 상기 중심 마그네트를 이격 포위하는 외륜 마그네트; 상기 상부 하우징의 하부에 하향 부착되어 중심 마그네트와 외륜 마그네트 사이에 형성된 공간에 입설되는 진동코일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로스피커를 제공한다.

상기 하우징은 하부를 커버하는 하부하우징을 선택적으로 더 구비할 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 진동형 마이크로스피커의 구성요소별 분해 사시도로서, 구성요소별 결합관계 및 기능을 설명하면 다음과 같다.

하우징은 기본적으로 측부 면이 커버된 구조로서 내부 구성요소를 고정하고 외부의 충격으로부터 제품을 보호하는 역할을 하는 필수 구성요소이며, 하나의 진동추 역할을 하게 되는 중심마그네트, 외륜마그네트, 마그네트지지부, 중심결합부 재 및 보호부재의 일체화된 부분의 진동을 하우징 전체로 골고루 분산시키면서 외부로 미세 진동을 포함한 모든 진동을 전달하는 역할을 한다.

상기 하우징(10)은 적용 대상의 설계상 필요에 따라 사각기둥형, 원기둥형 등 다양한 형상의 구현이 가능한 부분으로서, 하우징의 형상은 내부 구성요소의 형상에도 영향을 미치는바, 하우징의 형상에 따라 내부구성요소 또한 축척을 달리하는 유사한 형상으로 구현하게 된다.

도 1은 그 중 가장 바람직한 실시예로서, 원통형 관체 형상의 측부 하우징, 원판형인 상부 하우징 및 하부 하우징으로 구성된 하우징을 채택하고 내부 구성요소 또한 원형을 기본 형상으로 하고 있다. 따라서 도 1에 도시된 실시예는 하나의 예시일뿐 하우징 및 내부구성요소의 형상이 이에 국한됨을 의미하는 것이 아님을 분명히 하고자 한다.

도시된 하우징은 원통형 관체 형상의 측부 하우징, 원판형인 상부 및 하부하우징으로 나눌 수 있고 이들은 일체형일 수도 있으나, 제조공정을 생각한다면 원통형 관체인 측부 하우징, 원판형의 상부 하우징 및 하부 하우징이 분리되고 측부 하우징 및 상부 하우징(또는 하부 하우징)이 결합되어 구비된 상태에서 내부 구성요소가 적층된 후 최종적으로 상부 하우징(또는 하부 하우징)을 결합하는 구조가 될 것이다.

이때 스피커 전체의 두께를 더욱 줄여야 하는 경우에는 상기 상부 하우징 및 하부 하우징 중 하나 이상이 선택적으로 생략되어도 무방하다.

이하, 원통형이고 전체면을 커버하는 하우징을 채택한 경우의 내부 구성요소 를 설명함에 있어 불가피하게 상기 원통형의 하우징에 적합한 형상을 구체적으로 언급하더라도, 이는 실시예에 대한 설명을 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 그 형상에 국한하고자 함이 아님을 분명히 하고자 한다.

탄성지지부(11)는 금속의 탄성을 이용하여 진동을 그대로 외부에 전달하면서도 하우징 내부에서 진동폭을 제한할 수 있는 판스프링 등의 탄성체인 탄성브리지를 적어도 하나 이상 구비하여, 양단의 일측은 마그네트 지지부의 하부에서 중심결합을 하고 타측은 측부 하우징 또는 하부 하우징에 편심이 발생하지 않도록 고정된다.

이때 상기 탄성브리지가 중심결합 및 하우징에 고정됨에 있어서 직접 부착될 수도 있으나, 별도의 지지부재를 이용하여 간접 부착될 수도 있다.

도 1의 실시예는 링형의 외연을 지지부재로 하여 측부 하우징에 간접 부착되는 경우이며, 외연에서 중심에 이르도록 형성된 4개의 탄성브리지가 제공되고 각 탄성브리지 양단 중 일측이 중심결합을 위해 중심에 모여있고 타측은 외연을 형성하는 지지부재에 고정되어 링형의 지지부재가 측부하우징에 고정됨으로써 간접 결합을 예시하고 있다.

탄성지지부는 진동에 방해되지 않는 탄성을 가지면서 편심이 발생하지 않도록 하는 것이 가장 중요한바, 상기 탄성 브리지의 개수와 형상은 탄성지지부(11)의 크기, 진동추(중심마그네트, 외륜마그네트, 마그네트지지부, 중심결합부재 및 보호부재의 일체화된 부분)의 무게 및 진동력에 따라 조절 가능하며 상기의 기술적 사상을 충족하는 한 다양한 구현이 가능하다.

구체적인 구현 형상은 도시된 바와 같이, 측부하우징에 별도의 지지부재를 이용하여 고정하는 경우 외연에서 중심에 이르도록 형성된 판스프링을 중심결합하는 경우 2 개 이상(바람직하게는 2 ~ 4개)의 탄성체를 중앙에서 결합함으로써 일자형, 삼발이형, 십자형 등의 결합을 형성할 수 있다.

또한 상기 탄성체는 물결형상, 토션 스프링 형상, 회오리 형상 등 탄성을 제공하기 위한 다양한 형상으로 구현될 수 있는바, 상기 탄성체를 포함하여 어떠한 형상으로 탄성지지부를 형성하든 요구되는 탄성을 제공할 수 있도록 형성된 적어도 1개 이상의 탄성브리지 각각의 양단 중 일측이 중심결합하고 타측은 편심이 발생하지 않도록 측부 하우징 또는 하부 하우징에 고정됨으로써 진동의 발생 및 전달을 충실히 수행할 수 있는 구조이면 족하다.

상기 탄성지지부(11) 상에 장착되는 마그네트 지지부(12)는 마그네트 자력의 손실을 방지하고 마그네트를 탄성지지부에 고정하게 되는바, 중심결합부재(13)가 리벳이나 핀 등일 경우 탄성지지부(11) 및 마그네트 지지부(12)는 중앙에 통공을 형성할 수 있는 별도의 부재(11b, 12a)를 채택하는 것이 바람직할 것이다.

따라서 상기 중심결합부재(13)는 리벳, 핀 또는 접착제 등의 결합부재로서 탄성지지부(11)와 마그네트 지지부(12)를 이탈 또는 분리되지 않도록 공고히 중심결합한다.

여기서 중심 결합이라는 것은 중심을 잡아 편심이 발생하지 않도록 하는 위치에서의 결합을 의미한다.

상기 마그네트 지지부(12)는 측부 하우징(10a)으로부터 이격될 수 있는 크기로 형성하며, 그 상부에 마그네트를 부착하게 되는바, 도면에서 보는 바와 같이 관통됨 없이 그대로 부착한다. 상기 마그네트 지지부(12) 상에 부착될 마그네트는 중앙에 원통형의 단일체인 중심 마그네트(14)를 위치시키고 링형의 외륜 마그네트(15)가 상기 중심 마그네트(14)를 이격 포위하도록 하여 상기 중심 마그네트(14)와 외륜 마그네트(15)간에 공간이 형성될 수 있도록 한다.

상기 마그네트 지지부(12)에 의해 커버 되지 않은 상기 중심 마그네트(14) 및 외륜 마그네트(15)의 상부는 순철 등의 재료를 이용한 플레이트 형상의 보호부재(14a,15a)로 커버함으로써 의도하지 않은 방향으로의 자력 손실을 막는다.

상기 중심 마그네트(14)와 외륜 마그네트(15)사이에 형성된 공간으로는 진동코일부(16)가 입설되어 마그네트의 진동을 유발하게 되는데, 상기 진동코일부(16)는 상부 하우징(17)의 하부에 하향 부착되는 것인데, 이때 도면과 같이 상부 하우징(10c)에 직접 결합하거나, 별도의 지지부재를 측부 하우징에 결합함으로써 상기 중심 마그네트(14)와 외륜 마그네트(15) 사이에 위치할 수 있게 된다.

이는 마그네트와 마그네트를 근접시킬 경우 매우 강력한 자기장이 형성되는데, 이 사이에 진동코일부를 입설시켜 강력한 진동력을 발생시키는 원리를 이용한 것이다.

도 2는 상기 구성요소가 결합된 진동형 마이크로 스피커의 단면도로서, 진동코일부(16)가 중심 마그네트(14)와 외륜 마그네트(15) 사이에 수직방향으로 위치하고, 진동의 손실을 최소화하면서 큰 진폭의 진동을 골고루 전달할 수 있도록 설계한 탄성지지부(11)를 이용하여 마그네트를 하우징으로부터 이격 고정하고 있음을 볼 수 있다. 또한 보호부재(14a,15a)를 이용하여 자력의 손실을 막아 진동에 참여할 자기력을 최대화하였다.

자체 실험결과, 본 발명에 따른 진동 스피커는 초소형의 (e.g. 직경 10mm) 단순한 구조에도 불구하고 진동모터의 기능까지 수행할 수 있는 강력한 진동력을 제공하였으며, 탁월한 골전도 성능을 구현하였다.

이상 원통형 하우징을 채택한 일실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나, 앞서 밝힌 바와 같이 본 발명은 각 구성요소의 형상이나 결합방법 자체에 기술적 사상이 존재하는 것이 아니고 각 구성요소 간의 배치 구조에 특징이 있다할 것인 바, 본 발명의 특징이 아닌 부분에서 당업자에게 자명한 대체 또는 변형 실시는 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

또한 이상의 설명은 본 발명의 구조의 중요성을 감안하여 최종적인 구성요소의 배치를 위주로 하였을 뿐 특정 제조공정이나 방법을 언급하지 않았는바, 제조방법과 관련해서 어떠한 방법을 채택하든 결과적으로 본 발명의 구조와 동일한 경우에는 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

본 발명에 의하면, 상부하우징에 진동코일부를 하향부착하는 경우 단층 마그네트를 도입함으로써 공간을 절약하여 초박형의 복합 진동 마이크로스피커의 제공이 가능한바, 체감진동, 골전도 기능 및 부착스피커를 이용한 다양한 응용 서비스 를 제공할 수 있다.

또한 고기능성임에도 불구하고 매우 단순한 구조를 제공하여 제조공정의 간소화 및 불량품 발생율 감소에 기여할 뿐만 아니라 기존 통화용 스피커(리시버)와 진동모터를 본 발명품의 골전도 스피커 및 진동모터 기능으로 대체하는 바, 휴대폰과 같은 소형 이동통신멀티미디어 기기의 원가절감의 탁월한 기여를 할 것으로 기대된다.

본 발명에 의하면, 음향부를 제거하고 코일지지 및 마그네트 하부를 커버하기 위한 보호부재가 불필요할 뿐만 아니라, 하우징내 최상부에 진동코일부를 바로 부착할 경우 필요한 공간을 최대한 절약하여 초박형의 복합 진동 마이크로스피커의 제공이 가능한 바, 체감진동, 골전도 기능 및 부착스피커를 이용한 다양한 응용 서비스를 제공할 수 있다.

또한 고기능성임에도 불구하고 매우 단순한 구조를 제공하여 제조공정의 간소화 및 불량품 발생율 감소에 기여할 뿐만 아니라 기존 통화용 스피커(리시버)와 진동모터를 본 발명품의 골전도 스피커 및 진동모터 기능으로 대체하는바, 휴대폰과 같은 소형 이동통신멀티미디어 기기의 원가절감의 탁월한 기여를 할 것으로 기대된다.

골전도 서비스와 다양한 진동모드, 체감음향, 부착스피커 등의 새로운 기능은 소비자들에게 편리성과 재미(fun)를 제공하므로 시장에서 좋은 반응을 얻을 수 있을 것으로 예상되어 매출증대에 크게 기여할 것으로 기대된다.

특히, 골전도는 진동을 통해서 소리가 전달되므로 기존의 통화스피커(리시 버)가 귀 근처에 해당되는 기기의 한 부분에만 장착되어야 하는 기구적 설계의 제약을 없애주어 기구설계의 장점도 가진다.

따라서 본 발명에 따른 초소형 복합 진동 마이크로스피커는 크기, 기능, 디자인 및 경제성을 모두 충족하는 시장 경쟁력 있는 기술로서, 관련 시장에서 상당한 가치를 가질 것으로 판단된다.

Claims (5)

1. 상부 및 측부 면을 커버하는 하우징;

   마그네트 지지부의 하부에서 중심결합을 하고 하우징에 편심이 방지되도록 고정되는 적어도 하나 이상의 탄성브리지를 포함하는 탄성지지부;

   상기 탄성지지부 상에서 상기 탄성지지부와 중심결합하고 측부 하우징으로부터 이격될 수 있는 크기로 형성된 마그네트 지지부;

   상기 마그네트 지지부 상에 부착되는, 중심 마그네트 및 상기 중심 마그네트를 이격 포위하는 외륜 마그네트;

   상기 상부 하우징의 하부에 하향 부착되어 중심 마그네트와 외륜 마그네트 사이에 형성된 공간에 입설되어 고정되는 진동코일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로스피커.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 하부하우징을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로스피커.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중심 마그네트 상부 및 외륜 마그네트 상부를 자력의 손실을 막는 보호부재로 커버하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로스피커.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 탄성지지부와 일체형이 될 수 있는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 스피커.

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