KR102203296B1 - 저역 강화 전대역 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

진동형인 패널 가진형 액츄에이터가 개시된다. 액츄에이터의 요크, 댐퍼 및 메탈프레임은 다양하게 배치할 수 있다. 메탈프레임 하면의 서스펜션은 저역대 음역 품질을 개선하는 효과가 있다. 진동전달체의 상부는 터미널을 수용하며, 돌출된 부분이 메탈프레임보다 더 외곽으로 연장될 수 있다. 내자형 및 외자형의 액츄에이터가 가능하다. 본 발명의 액츄에이터는 슬림하고 컴팩트하며 제조하기 용이하다.

Description

저역 강화 전대역 액츄에이터{Full range actuator having improved low frequency band characteristics}

본 발명은 저역 강화 전대역 액츄에이터에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 저역 성능을 강화하고 고역 성능의 한계를 극복하도록 개선된 전대역 액츄에이터에 관한 것이다.

음향기기의 스피커로 진동 가능한 패널이나 스킨에 부착되어 이것을 미세하게 진동시킴으로써 음향을 발산하는 패널 가진형 액츄에이터로서 진동 스피커가 있다. 미세한 크기를 가지며, 종이 상자, 컴퓨터 케이스, 컴퓨터 책상, 모니터, 스마트폰 등 진동 가능한 매질이 있는 곳이면 제한 없이 부착할 수 있다.

이와 관련된 특허로는 “Bongiovi”회사의 미국 특허 제9,621,994호, 9,906,867호 및 9,998,832호가 있다. 그러나 이들 특허는 비행기의 캐빈에 부착되는 쪽의 이동 커버가 스피커 하우징의 내부 및 외부를 왕복 이동하는 구조로 진동 경로가 길어 음량이 크지만, 저역 및 고역대의 음질 성능을 확보할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 이상의 사정을 고려하여 개발된 것으로, 패널의 물리적 공진 이전 대역 재생을 통한 저역 성능을 확보하고 제품 구조 및 구동 형태의 개선을 통하여 새로운 타입의 저역 강화 전대역 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이상의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예는 패널 가진형 액츄에이터로서, 상기 액츄에이터의 요크는 중앙에 빈 공간을 형성하고 내측의 소직경의 내부측벽과 외부측벽 사이의 공간에 환형의 메인 마그넷과, 플레이트와, 서브 마그넷을 하면에서부터 차례로 적층한 외자형 구조이고, 요크 주위에는 웨이트인 메탈프레임이 요크를 수용하며, 상기 서브마그넷 위에는 진동전달체가 설치되고, 상기 진동전달체의 하부를 중앙의 디스크와 디스크에서 외부로 연장된 가장자리부로 나누고, 디스크의 외주벽에 제1보빈코일을, 가장자리부의 외주벽에 제2보빈코일을 동심으로 같은 높이에 배치하고, 상기 진동전달체는 진동부와, 진동부에서 측면으로 연장된 측면부로 이루어지며, 상기 메탈프레임의 외측에는 요크보다 더 돌출된 외주부를 형성하여 메탈프레임이 요크를 완전히 수용하도록 한, 액츄에이터를 제공한다.

상기 진동전달체의 측면부와 인접한 양쪽의 상면에는 코일의 와이어가 단선되는 것을 방지하도록 절개부를 형성하고 상기 진동전달체의 상부의 위에는 부착부재를 부착하고 부착부재에는 상기 절개부가 노출되도록 절개부를 형성하여 와이어의 단선을 방지할 수 있다.

본 발명은 패널의 물리적 공진 이전 저역 성능을 확보하고 제품 구조 및 구동 형태의 개선을 통하여 새로운 타입의 저역 강화 전대역 액츄에이터를 제공한다는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전대역 액츄에이터의 측단면도;
도 2는 도 1의 액츄에이터를 패널에 부착되는 쪽에서 바라 본 전면 사시도;
도 3은 도 2의 반대쪽에서 바라 본 후면 사시도;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 전대역 액츄에이터의 측단면도;
도 5는 도 4의 액츄에이터를 패널에 부착되는 쪽에서 바라 본 전면 사시도;
도 6은 도 5의 반대쪽에서 바라 본 후면 사시도;
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 전대역 액츄에이터의 측단면도;
도 8은 도 7의 액츄에이터를 패널에 부착되는 쪽에서 바라 본 전면 사시도; 그리고
도 9는 도 8의 반대쪽에서 바라 본 후면 사시도이다.

이하 본 발명의 몇 가지 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하지만, 본 발명의 특징은 세부 부품뿐만 아니라 패널 가진형 액츄에이터의 전체 구조에 있으며 본 발명의 효과는 액츄에이터의 특징적인 구조에 의하여 발휘되는 것임을 유의해야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 발명에서 “접착”“고정”“연결”“부착”의 의미는 직접적인 접착뿐만 아니라 다른 부재를 통한 간접적인 접착이나 연결을 포함하는 것으로 가능한 한 넓게 해석되어야 한다.

<실시예1>

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전대역 액츄에이터(1)의 측단면도, 도 2는 패널에 부착되는 쪽에서 바라 본 전면 사시도, 도 3은 도 2의 반대쪽에서 바라 본 후면 사시도이다.

원형의 요크(22) 내부에 중앙이 개구된 메인 마그넷(18)과, 플레이트(16)와, 서브 마그넷(14)이 하면에서부터 차례로 적층되어 수용된다. 요크(22) 주위에는 요크(22)보다 큰 직경으로 형성된 웨이트인 메탈프레임(10)이 요크(22)를 수용하도록 본딩 접착된다.

진동전달체(4)는 평면에서 볼 때는 중앙이 볼록하고 양측면이 슬림한 타원형이며, 측면에서 볼 때 중앙 칼럼이 두터운 대략 "┳" 형상으로, 크게 상부(4a)와 하부(4b)로 이루어진다. 하부(4b)는 볼륨 있는 디스크 형상으로 측면인 외주벽은 메인 마그넷(16)의 상부까지 덮도록 아래로 연장된다. 환형의 보빈 코일(12)은 요크(22)의 측벽 내면과 마그넷 및 플레이트(14,16,18) 사이에 형성된 간극에 위치한 상태가 되도록 하부(4b)의 외주벽에 접착된다. 상부(4a)는 하부(4b)와 연결되며 하부(4b)와 거의 같은 직경의 진동부와, 진동부에서 측면으로 연장된 측면부(4c)로 이루어진다. 진동부는 효율적인 진동을 위하여 탄성 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 측면부(4c)에는 적어도 요크(22) 및 메탈프레임(10)의 경계를 넘어 외부로 연장된 돌출부(4e)를 포함한다. 돌출부(4e)는 측면부(4c)의 전체 외주에 걸쳐 형성될 필요는 없으며, 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이 외부를 향하여 돌출된 적어도 1개 이상의 개소에 형성되면 충분하다. 도 3에 도시한 것과 같이, 돌출부(4e)가 형성된 측면부(4c)의 하면에는 홈을 형성하고 홈에는 터미널(6)을 설치한다. 돌출부(4e)의 형상은 플랩 또는 편(片)이 적당하나 특히 제한되지 않는다. 또, 터미널(6)은 도 3에서는 대략 “I”의 형상으로 제안되었으나, 이에 제한되지 않는다.

상부(4a)의 위에는 종이테이프(2)가 부착되는데 종이테이프(2)는 액츄에이터(1)를 패널이나 스킨에 부착하기 위한 것이다. 종이테이프(2)는 상부(4a)의 상면과 동일한 형상을 가진다. 종이테이프는 본 발명의 “부착부재”에 해당한다.

굴곡진 곡선형의 댐퍼(8)가 메탈프레임(10)의 상면에서 하부(4b)의 외주부의 측면까지 연장되도록 보빈 코일(12)에 인접하여 설치된다. 댐퍼(8)의 측면은 메탈프레임(10)의 상면에 접착되어 안착된다. 보빈 코일(12)은 도시하지 않은 와이어 등에 의하여 터미널(6)과 전기적으로 연결된다.

본 발명에서는 저역 공진을 결정하는 서스펜션(20)은, 일측이 메탈프레임(10)의 하면에 본딩 또는 용접을 통하여 고정된 원형의 베이스(20a)와, 베이스(20a)에서 소정 각도로 경사져 외측으로 연장된 브릿지(20b)와, 브릿지(20b)의 타단에 형성된 루프(20c)로 이루어진다. 4개의 브릿지(20b)가 베이스(20a)에서 분기하는데, 서로 평행하게 대향하는 한 쌍의 브릿지가 메탈프레임(10)의 각각의 측면으로부터 연장되어 있지만, 그 숫자나 배열이 이에 한정되는 것은 아니다.

이상의 본 발명의 제1실시예에 의하면, 진동전달체(2)의 터미널(6)에 외부 전기 신호가 인가되면 메인 및 서브 마그넷(14,18)과 보빈 코일(12)의 전자기 작용에 의하여 진동전달체(4)가 상하로 진동하여 종이테이프(2)가 부착된 패널을 진동시켜 음향을 발산한다. 서스펜션(20)은 진동전달체(4)가 수행하기 어려운 자계부, 즉 마그넷과 코일의 공진부의 성능을 결정할 수 있다. 터미널(6)이 외부로 노출되므로 단자와의 연결이 용이하다. 또, 댐퍼(8)가 메탈프레임(10)의 상면에 고정되므로 댐핑 효과가 우수하다. 뿐만 아니라, 중량체인 메탈프레임(10)을 적용하여 공진에 의한 과진동이나 공진간 딥(deep) 발생 문제를 해결할 수 있다. 메탈프레임(10)의 형상과 중량은 액츄에이터(1)의 성능을 고려하여 결정된다.

<실시예2>

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 전대역 액츄에이터(1)의 측단면도, 도 5는 패널에 부착되는 쪽에서 바라 본 전면 사시도, 도 6은 도 5의 반대쪽에서 바라 본 후면 사시도이다. 제2실시예에 대해서는 제1실시예와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략하고 차이점 위주로 설명한다.

제2실시예에서 본 발명의 요크(22)는 마그넷과 플레이트를 수용하는 측벽(22a)과, 측벽(22a)에서 일체로 외측으로 연장된 연장부(22b)와, 연장부(22b)에서 위로 단차를 두고 외측으로 더욱 연장된 지지부(22c)를 포함하며, 제1실시예의 요크(22)보다 폭과 높이가 다소 크게 제작된다. 메탈프레임(10)은 연장부(22b)와 지지부(22c) 아래에서 측벽(22a)을 둘러 설치된다. 또, 댐퍼(8)의 측면은 메탈프레임(10)이 아니라 지지부(22c)의 상면에 접착되어 안착된다.

진동전달체(4) 상부(4a)의 돌출부(4e)외 외주에는 상대적으로 두터운 터미널 지지부(4d)가 형성되고 터미널(6)은 도 6에도 도시한 것과 같이 터미널 지지부(4d)에서 수직으로 하향 연장되어 있다.

이상의 본 발명의 제2실시예도 제1실시예와 동일한 효과를 발휘하며, 터미널(6)이 하향하는 구조이므로 높이가 작은 컴팩트한 전대역 액츄에이터(1)를 구현할 수 있다.

<실시예3>

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 전대역 액츄에이터(1)의 측단면도, 도 8은 패널에 부착되는 쪽에서 바라 본 전면 사시도, 도 9는 도 8의 반대쪽에서 바라 본 후면 사시도이다. 제3실시예에 대해서는 제1 및 제2실시예와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략하고 차이점 위주로 설명한다.

제3실시예의 액츄에이터(1)는 외자형 마이크로스피커의 구조를 채택하고 있다. 따라서, 요크(22)는 중앙에 빈 공간을 형성하고 내측의 소직경의 내부측벽(22e)과 측벽(22a)사이의 공간에 환형의 메인 마그넷(18)과, 플레이트(16)와, 서브 마그넷(14)이 하면에서부터 차례로 적층된다.

제3실시예의 차이점 중의 하나는 보빈 코일을 내부의 제1보빈코일(12a)과 그 보다 외측의 제2보빈코일(12b)로 구성한 점이다. 이를 위하여 진동 전달체(4)에서 하부(4b)를 중앙의 디스크(4ba)와 디스크(4ba)에서 외부로 연장된 가장자리부(4bb)로 나누고, 디스크(4ba)의 외주벽에 제1보빈코일(12a)을, 가장자리부(4bb)의 외주벽에 제2보빈코일(12b)을 부착하였다. 제1 및 제2보빈코일(12a,12b)은 환형이며 같은 높이에 배치된다.

액츄에이터(1)의 높이가 작고 슬림하도록 제2실시예에 비하여 요크(22)의 높이를 줄이는 대신 메탈프레임(10)의 외측에 외주부(10b)를 형성하여 메탈프레임(10)이 요크(22)를 완전히 수용하고 있다. 메탈프레임(10)은 제1 및 제2실시예에 비하여 외부로 더 돌출되므로 진동전달체(4)에 인입된 터미널(6)이 메탈프레임(10)의 외곽을 거의 벗어나지 않으며, 돌출부(4e)는 존재하지 않는다고 할 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시한 것과 같이 메탈프레임(10)에서 서스펜션(20)의 베이스(20a)로부터 외측으로 연장되는 브릿지(20b)의 4개소에는 절개된 도피홈(10a)이 형성된다. 이는 메탈프레임(10)의 확장으로 웨이트 중량이 이전 실시예에 비하여 증가하므로, 서스펜션(20)의 구동 구간이 상대적으로 감소하는 문제를 상쇄하기 위한 것이다.

도 8에 도시한 것과 같이 종이테이프(2)의 양측면에는 작은 사각형으로 개방된 절개부(2a)가 형성된다. 절개부(2a)의 위치는 제1 및 제2보빈코일(12a,12b)이 배치된 곳에 걸치는 것이 바람직하다. 이 위치는 터미널(6)과 보빈코일(12a,12b)의 연결이 집중되는 부위로서, 패널에 부착된 진동전달체(4)가 전후 진동 시 변형이 발생하여 와이어가 단선될 우려가 높은 곳이다. 그러나, 본 발명에 의하면 종이테이프(2)에 절개부(2a)를 형성하여 와이어의 변형을 수용하므로 단선 문제를 해소할 수 있다. 와이어의 단선을 방지하기 위하여 진동전달체(4)의 측면부(4c)와 인접한 양쪽의 상면에 코일의 와이어가 단선되는 것을 방지하도록 진동전달체(4)에도 절개부를 형성하고 종이테이프(2)에 상기 절개부(2a)를 형성하여 노출되도록 한다.

이상의 본 발명의 제3실시예도 제1 및 제2실시예와 동일한 효과를 발휘하며, 외자형의 구조로 더욱 슬림한 전대역 액츄에이터(1)를 구현할 수 있다. 나아가, 보빈코일을 복수 적용하고 메탈프레임(10)을 확장하여 진동량을 증가시키고 서스펜션(20)의 장착 개소에 여유 공간을 두어 저역대의 음질 성능을 확실히 확보할 수 있다.

이상 기술한 본 발명은 몇 가지 실시예를 예시한 것이며, 본 발명에 대해서는 다양한 변경과 수정이 가능하다. 본 발명의 권리범위는 이하 기술하는 청구범위와 동일 또는 균등한 영역에 까지 미침은 자명하다.

(1): 액츄에이터 (2): 종이테이프 (4): 진동전달체 (6): 터미널 (8): 댐퍼 (10): 메탈프레임 (20): 서스펜션 (22): 요크

Claims (4)

1. 패널 가진형 액츄에이터로서, 상기 액츄에이터의 요크는 중앙에 빈 공간을 형성하고 내측의 소직경의 내부측벽과 외부측벽 사이의 공간에 환형의 메인 마그넷과, 플레이트와, 서브 마그넷을 하면에서부터 차례로 적층한 외자형 구조이고, 요크 주위에는 웨이트인 메탈프레임이 요크를 수용하며, 상기 서브마그넷 위에는 진동전달체가 설치되고, 상기 진동전달체의 하부를 중앙의 디스크와 디스크에서 외부로 연장된 가장자리부로 나누고, 디스크의 외주벽에 제1보빈코일을, 가장자리부의 외주벽에 제2보빈코일을 동심으로 같은 높이에 배치하고, 상기 진동전달체는 진동부와, 진동부에서 측면으로 연장된 측면부로 이루어지며, 상기 메탈프레임의 외측에는 요크보다 더 돌출된 외주부를 형성하여 메탈프레임이 요크를 완전히 수용하도록 하고,
   상기 진동전달체의 측면부와 인접한 양쪽의 상면에는 코일의 와이어가 단선되는 것을 방지하도록 절개부를 형성하고 상기 진동전달체의 상부의 위에는 부착부재를 부착하고 부착부재에는 상기 절개부가 노출되도록 다른 절개부를 형성하여 와이어의 단선을 방지하도록 한, 액츄에이터.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 메탈프레임의 하면에 본딩 또는 용접을 통하여 고정되고 외측으로 연장된 긴 로드 형상의 복수의 서스펜션을 더 구비한, 액츄에이터.
3. 제 2항에 있어서,
   메탈프레임에서 서스펜션이 외측으로 연장되는 곳에 절개된 도피홈을 형성한, 액츄에이터.
4. 삭제

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