KR20020004051A - 통화음, 호출음 및 진동기가 통합된 3-모드 일체형 스피커 - Google Patents

Abstract

이 발명은 리시버, 스피커 및 부저등의 음향발생기능과 진동기능이 통합된 일체형 스피커에 관한 것으로, 소정 두께의 메인프레임(1); 원반형 돌출부(71)가 있는 원판형 상부플레이트(4)와, 환형 마그네트(5)와, 요크(6)와, 제1 코일(3)과, 상기 제1 코일(5)과 일체로 접속된 진동판(2)으로 구성되어 상기 메인프레임(1)의 내부에 장착되어 있는 음향발생부(100); 및 상기 상부플레이트(4)의 아래쪽에 동일 중심축을 가지고 소정 거리로 대향배치된 하부플레이트(9)와, 제2 코일(7)과, 판스프링(8)으로 구성되고, 상기 판스프링(8)이 상기 메인프레임(1) 내부에 탄성결합되어 있는 진동발생부(200)를 구비하고, 상기 요크(6), 환형 마그네트(5) 및 상부플레이트(4)는 동일 중심축으로 순서대로 적층되어 일체로 결합되고, 상기 제1 코일(3)은 상기 원통형 측벽(61)과 환형 마그네트(5) 사이에 소정 간극으로 배치되어 소정 주파수 인가시 제1 자속을 발생시키고, 상기 제2 코일(7)은 상기 돌출부(41)와 상기 환형 마그네트(5) 사이에 소정 간극으로 배치되어 소정 주파수 인가시 제2 자속을 발생시키며, 상기 제1 및 제2 코일(3,7)은 상기 외부단자(11)를 통해 공통연결되어 있다.

Description

통화음, 호출음 및 진동기가 통합된 3-모드 일체형 스피커{3-Mode Speaker}

본 발명은 일종의 마이크로 스피커에 관한 것으로, 서로 다른 주파수를 이용하여 통화음, 호출음 및 진동의 3종류 동작이 모두 가능한 일체형 3-모드 스피커에 관한 것이다.

현재 다양한 이동용 음향, 통신, 멀티미디어 기기(이하 '음향 기기'라 함)들, 즉 PCS폰이나 셀룰러폰 등의 휴대전화, MP-3, PDA, H-PC, 캠코더, 미니 카세트 및 라디오, CDP, 게임기 등이 이미 상용화 되고 있거나 또는 앞으로 널리 사용될 추세에 있다.

이러한 음향 기기에는 음성대역을 재생하는 마이크로 리시버(Micro-receiver), 단적인 신호음을 재현하는 부저(buzzer) 그리고 주로 중간대역의 음향 및 음량을 전달하는 마이크로 스피커(Micro-speaker)가 선택적으로 탑재되어 있으며, 장치에 따라서 편심의 추가 있는 회전축을 가진 진동모터로 구성되는 진동발생기(exciter)도 탑재되어 있는데, 기술 발달에 따른 제품의 소형화로 인해 이들 구성성분들 역시 소형화 되고 있다.

그러나 리시버, 스피커, 부저 및 진동발생기 각 구성부분만의 소형화는 다양하게 개발되고 있으나, 이들 각 구성성분의 기능을 모두 요구하는 제품에 있어서는 각 구성성분을 모두 탑재해야 하므로 장치의 소형화에는 제한이 있어왔다. 즉, 각 구성성분을 서로 근접배치시킨다 하여도 근본적 설계에 있어서 각각의 부분으로 진입배선이 별도로 설치되어야 하므로 실제 제품 설계 및 조립공정시 불편함이 따랐고 부품수가 증가하여 장치의 소형경량화에 한계가 있으며, 또한 종래 장치에서는진동발생기의 입력전압에 대한 동작 특성도 비선형적이어서 장치의 효율이 좋지 못하였다.

따라서, 이들 각 구성성분들의 기능을 하나의 유닛으로 통합시키는 것이 요구되고 있다.

이 발명은 상기 언급한 바와 같은 요구를 만족시키기 위해 도출된 것으로, 리시버, 스피커 및 부저의 음향발생기능 및 진동발생기의 진동기능을 일체형으로 구성하고 각 기능이 선택적으로 동작가능한 3-모드 일체형 스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 3-모드 일체형 스피커의 측단면도;

도 2는 본 발명에 따른 원형 3-모드 일체형 스피커의 분해도;

도 3은 본 발명에 따른 메인프레임의 평면도 및 단면도;

도 4는 본 발명에 따른 진동판의 평면도 및 단면도;

도 5는 본 발명에 따른 요크의 평면도 및 단면도;

도 6은 본 발명에 따른 판스프링의 평면도; 및

도 7은 본 발명에 따른 하부플레이트의 평면도 및 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 메인 프레임 2: 진동판

3 : 제1 코일 4 : 상부플레이트

5 : 환형 마그네트 6 : 요크

7 : 제2 코일 8 : 판스프링

9 : 하부플레이트 10 : 단자

11 : 외부단자 12 : 지지부

이러한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 3-모드 일체형 스피커의 바람직한 한 실시예에 따르면, 외부단자 및 내주면을 따라 연속적으로 돌출되어 형성된 지지부가 있는 소정 두께의 메인프레임; 중심축의 아래방향으로 소정 높이의 원반형 돌출부가 있는 원판형 상부플레이트와, 환형 마그네트와, 중앙개구가 있고 외주연으로부터 수직으로 소정높이 연장된 원통형 측벽을 가지는 요크와, 제1 코일과, 상기 제1 코일과 일체로 접속된 진동판으로 구성되고, 상기 원통형 측벽과 상기 지지부가 결합되어 상기 메인프레임 내부에 장착되어 있는 음향발생부; 및 상기 상부플레이트의 아래쪽에 동일 중심축을 가지고 소정 거리로 대향배치된 하부플레이트와, 상기 하부플레이트상에 일체로 결합된 제2 코일과, 상기 하부플레이트 외주와 견고하게 결합되는 개구가 있는 판스프링으로 구성되고, 상기 판스프링이 상기 메인프레임 내부에 탄성결합되어 있는 진동발생부를 구비하고, 상기 요크, 환형 마그네트 및 상부플레이트는 동일 중심축으로 순서대로 적층되어 일체로 결합되고, 상기 제1 코일은 상기 원통형 측벽과 환형 마그네트 사이에 소정 간극으로 배치되어 소정 주파수 인가시 제1 자속을 발생시키고, 상기 제2 코일은 상기 돌출부와 상기 환형 마그네트 사이에 소정 간극으로 배치되어 소정 주파수 인가시 제2 자속을 발생시키는 것을 특징으로 하고 있다.

한편, 상기 원통형 측벽(61)에는 지지부(12)와의 결합도를 증가시키기 위한 돌출부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인프레임(1)의 내부면상에 상기 지지부(12)와 상기 판스프링(8)사이에 위치하여 상기 외부단자(11)와 공통 결합된 제3 코일을 더 부가하여 청각장애자를 위한 HAC 기능을 첨부할 수도 있다.

또한, 상기 메인프레임(1)의 상부를 덮어 그 내부를 정압상태로 유지시키기 위한 캡(cap)을 설치할 수도 있다.

선택적으로, 상기 제1, 제2 및/또는 제3 코일은 공통 연결되어 동일한 입력단을 형성할 수 있다.

그러면, 지금부터 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 구체적으로 설명하도로 하겠다.

먼저, 도 1을 참고하면, 본원의 3-모드 일체형 스피커의 측단면도가 도시되어 있는데, 본원에 따른 스피커의 외형을 이루는 메인프레임(1)이 있고, 그 내부에음향발생부(100)와 진동발생부(200)가 메인프레임(1)과 서로 동일한 중심축으로 대향배치되어 있다.

음향발생부(100)는 요크(6), 환형 마그네트(5) 및 상부플레이트(4)가 동일 중심축으로 순서대로 적층되어 일체로 결합되어 있으며, 상기 요크(6)와 상부플레이트(4)사이에 소정 간격으로 제1 코일(3)이 배치되어 있고, 이 제1 코일(3)은 제1 접점(20)을 통해 진동판(2)과 일체로 접속되어 있다. 상부 플레이트(4)의 원반형 돌출부(41)의 높이는 음향발생부(100)의 전체 두께를 고려하여 조절가능하고, 지름은 환형 마그네트(5)와 후술할 제2 코일(7)의 크기에 따라 조절가능하다.

도 3을 참고하면, 원통형인 메인프레임(1)의 평면도와 측단면도로서, 그 형태를 명확히 이해할 수 있는데, 외부단자(11)의 위치는 제품설계에 따라 변경될 수 있으며, 음향발생부(100)와 결합되는 지지부(12)의 돌출높이 역시 제품설계에 따라 변경가능하고, 지지부(12)에는 복수개의 구멍(13)을 형성할 수도 있다. 본 발명에 따른 메인플레임(1)은 통상 플라스틱으로 만들어지지만, 특별히 이것으로 제한되는 것은 아니다.

도 4를 참고하면, 원형인 진동판(2)의 평면도와 측단면도가 도시되어 있는데, 두 개의 접점(20,21)은 각각 제1 코일 및 메인프레임(1)의 부착부(14)와 일체로 접속되어 후술할 제1 주파수 인가시 적절한 음향이 발생하게 된다. 진동판(2)은 통상적으로 마일라(mylar) 또는 페이퍼(paper)로 만들어지나, 이것으로 제한되는 것은 아니다.

도 5는 요크(6)의 평면도 및 측단면도이다. 도면을 통해 알 수 있듯이, 요크(6)는 중앙 개구(63)가 있는 원판형 외주부분에 이와 수직으로 소정높이 연장된 원통형 측벽(61)이 형성된 구조를 하고 있다. 상기 개구(63)의 지름은 상기 환형 마그네트(5)의 안지름과 일치하는 것이 바람직하며, 상부 플레이트(4)와 제2 코일(7)이 배치될 수 있는 크기를 가진다. 요크(6)는 메인플레임(1)와 결합되는 부분으로서, 그 결합도를 증가시키기 위해 원통형 측벽(61)의 외주부에 연속적인 또는 비연속적인 돌출부(62)를 형성할 수도 있다.

도 6 및 원형인 판스프링(8)의 평면도이고, 도 7은 원형인 하부플레이트(9)의 평면도 및 측단면도로서, 판스프링(8)의 중앙개구부(83)에 하부플레이트(9)가 결합되는데, 도 7에 도시되어 있듯이, 하부플레이트(9)에는 소정 높이의 계단부(90)를 만들어 판스프링(8)과의 결합력을 강화시키는 것이 바람직하다.

판스프링(8)에는 복수개의 결합단(80)이 형성되어 메인프레임(1)의 하부 결합홈(15)(도 3 참조)에 탄성결합되는데, 코일과 마그네트의 상호작용에 따른 전자기장의 크기 및 판스프링의 탄성계수 등의 제품 특성을 고려할 때 결합단(80)의 수는 도면에 도시된 바와 같이 3개인 것이 바람직하다. 한편, 상기 결합단(80)에는 상기 하부 결합홈(15)과의 결합력을 증가시키기 위해 결합구멍(81)을 형성할 수도 있다.

이하 본원의 3-모드 일체형 스피커의 음향발생기능과 진동발생기능에 대해서 구체적으로 설명하도록 한다. 이하 설명에서는 앞서 설명한 본 발명의 각 구성부분과 동일한 구성부분에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하도록 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 제1 코일(3)은 진동판의 제1 접점(21)과 일체형으로 결합되어 요크의 원통형 측벽(61)과 환형 마그네트(5)사이에 소정 간격으로 배치되어 있고, 제2 코일(7)은 하부플레이트(9)에 일체로 접속되어 상부플레이트의 원반형 돌출부(41)와 환형 마그네트(5) 사이에 소정 간격으로 배치되어 있다.

외부단자(11)를 통해 상대적으로 고주파수 대역인 소정의 교류인 제1 주파수가 인가되면, 제1 코일(3)을 통해 제1 자속이 발생하고, 환형 마그네트(5)와의 상호작용으로 전자기장이 발생하게 되고, 제1 코일(3)은 진동판(2)과 일체로 형성되어 있으므로 이러한 상호작용으로 공진점(f_o)이 발생하여 진동판(2)이 진동함으로서 가청주파수 대역의 음향이 발생하게 된다.

한편, 상기 제1 주파수는 제2 코일(7)에도 동시에 인가되므로, 제2 코일(7)을 통해서도 제2 자속이 발생하여 제2 코일(7)과 일체로 결합되어있는 하부플레이트(9)에도 영향을 미치게 되지만, 하부플레이트(9)와 결합되어 있는 판스프링(8)의 스프링상수가 상대적으로 작으므로 상기 공진점(f_o)의 공진 주파수는 판스프링(8)을 진동시킬 만큼의 큰 주파수가 아니어서 진동발생은 일어나지 않는다.

반대로, 외부단자(11)를 통해 상대적으로 상기 제1 주파수보다 저주파 대역인 소정의 교류인 제2 주파수가 인가되면 전체적으로 앞서의 제1 주파수에 의한 공진주파수보다는 상대적으로 낮은 공진 주파수가 발생하므로, 제2 코일(7)과 환형 마그네트(5)에 의한 전자기력이 상기 제2 코일(7)과 일체로 결합된하부플레이트(9)에 영향을 미쳐 메인프레임(1)에 탄성적으로 결합되어 있는 진동 스프링(8)을 진동시켜 결과적으로 메임프레임(1)에 진동이 전달되어 장치에 진동효과가 발생하게 된다. 이때 제1 코일(5)과 제1 자속으로 발생하는 전자기력에 의해 진동판(11)이 진동하더라도, 그 진동수는 사람이 들을 수 있는 가청 주파수 범위에 미달하기 때문에 발생되는 음향은 무시될 수 있다.

본 발명의 출원인은 음향발생기능과 진동발생기능을 특정 주파수에서 각각 독립적으로 공진되도록 하여 음향발생기능과 진동발생기능이 선택적으로 발생되도록 하는 것에 주안점을 두고 연구에 투자한 결과, 상기 제1 주파수의 범위는 약 2kHz∼ 4kHz인 것이 적절하고, 상기 제2 주파수의 범위는 약 50Hz∼250Hz인 것이 적절한 것으로 나타났다.

이러한 주파수에서 본원 발명을 실험한 결과, 통화음에서는 동작주파수가 750Hz∼5Hz 이고 음압은 평균 80dB/min 을 나타냈고, 호출음에서는 공진주파수가 2.5kHz±10% 이었으며, 진동음에서는 공진주파수가 160±10Hz 로 나타나서, 상업적 실용화에 적합한 조건을 만족하였다.

이러한 통화음 및 호출음의 음향발생기능과 진동발생기능은 환형 마그네트(5), 상부 및 하부플레이트(4,9), 요크의 사양 변경으로 소비자 요구에 따라 용이하게 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 언급한 휴대전화, MP-3, PDA, H-PC, 캠코더, 미니 카세트 및 라디오, CDP, 게임기 등 뿐만 아니라, 음향 및 진동기능을 하나의 장치를 통해 선택적으로 동작시키는 방식을 채택하는 다른 기기에 적용될 수 있다.

지금까지 설명한 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것으로 본 발명이 이것으로 제한되는 것은 아니며, 당업자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변형을 할 수 있을 것이다. 예를들어, 메인프레임(1)의 형태는 원형으로 한정되는 것이 아니라 타원형, 사각형 및/또는 기타 형태로 제조에 따라 변형 가능할 수 있고, 선택적으로, 진동판(2), 판스프링(8) 및 하부플레이트(9)의 형태도 변형 가능할 수 있다. 따라서 본 발명은 첨부한 특허청구범위로 한정되는 것이다.

본원에 따른 3-모드 스피커에 따르면, 통화음(마이크로리시버 및 마이크로스피커기능), 호출음(부저기능) 및 진동(진동발생기능)의 3가지 기능을 하나의 유닛으로 통합하고, 이러한 각 기능에 대응하는 특정 주파수를 이용하여 원하는 기능을 선택할 수 있으므로, 장치의 소형 경량화가 가능하고, 또한 제조시 각 기능의 독립적인 조절이 가능하여 소비자의 욕구에 맞추어 다양한 성능의 제품을 용이하게 설계 및 제조할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기 메인프레임(1)의 내주면상에, 상기 지지부(123)와 상기 판스프링(8)사이에 위치하여 상기 외부단자(11)와 공통 결합된 제3 코일을 더 부가시켜 청각장애자용 HAC 기능이 가능할 수 있으며, 진동발생부(200)의 진동발생기능은 입력 전압에 대한 높은 선형응답특성을 나타낸다.

Claims (8)

1. 소정 두께의 메인프레임(1);

   상기 메인프레임(1) 내부에 장착되어 있고, 소정의 제1 주파수 인가시 가청음향을 발생하는 음향발생부(100); 및

   상기 메인프레임(1) 내부에 상기 음향발생부(100)와 소정 거리로 대향배치되어 소정의 제2 주파수 인가시 진동이 발생하는 진동발생부(200)를 구비하는 것을 특징으로 하는 3-모드 일체형 스피커.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 메인프레임(1)에는 내주면을 따라 연속적으로 돌출되어 형성된 지지부(12)가 포함되어 있고,

   상기 음향발생부(100)는, 중심축의 아래방향으로 소정 높이의 원반형 돌출부(71)가 있는 원판형 상부플레이트(4)와, 환형 마그네트(5)와, 중앙개구가 있고 외주연으로부터 수직으로 소정높이 연장된 원통형 측벽(61)을 가지는 요크(6)와, 제1 코일(3)과, 상기 제1 코일(5)과 일체로 접속된 진동판(2)으로 구성되고, 상기 원통형 측벽(61)을 통해 상기 지지부(12)와 결합되어 상기 메인프레임(1) 내부에 장착되고,

   상기 요크(6), 환형 마그네트(5) 및 상부플레이트(4)는 동일 중심축으로 순서대로 적층되어 일체로 결합되어 있으며,

   상기 제1 코일(3)은 상기 원통형 측벽(61)과 환형 마그네트(5) 사이에 소정 간극으로 배치되어 상기 제1 주파수 인가시 제1 자속을 발생시키는 것을 특징으로 하는 3-모드 일체형 스피커.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 진동발생부(200)는, 상기 상부플레이트(4)의 아래쪽에 동일 중심축을 가지고 소정 거리로 대향배치된 하부플레이트(9)와, 상기 하부플레이트(9)상에 일체로 결합된 제2 코일(7)과, 상기 하부플레이트(9) 외주와 견고하게 결합되는 개구(83)가 있는 판스프링(8)으로 구성되고, 상기 판스프링(8)을 통해 상기 메인프레임(1) 내부에 탄성결합되며,

   상기 제2 코일(7)은 상기 돌출부(41)와 상기 환형 마그네트(5) 사이에 소정 간극으로 배치되어 상기 제2 주파수 인가시 제2 자속을 발생시키는 것을 특징으로 하는 3-모드 일체형 스피커.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 주파수 인가시, 제1 코일(3)과 상기 제1 자속간의 상호작용에 의한 전자기력을 통해 진동판(2)의 진동으로 가청음향이 발생하고,

   상기 제2 주파수 인가시 상기 제2 코일(7)과 상기 제2 자속간의 상호작용에 의한 전자기력을 통해 하부플레이트(9)와 판스프링(8)이 반응하여 진동이 발생하는 것을 특징으로 하는 3-모드 일체형 스피커.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 주파수는 2kHz∼4kHz 이고, 상기 제2 주파수는 50Hz∼250Hz 인 것을 특징으로 하는 3-모드 일체형 스피커.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 원통형 측벽(61)에 상기 지지부(12)와의 결합도를 증가시키기 위한 돌출부(62)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3-모드 일체형 스피커,
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 지지부(123)와 상기 판스프링(8)사이에 위치하여 상기 메인프레임(1)의 내주면상에 장착되는 제3 코일(10)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3-모드 일체형 스피커.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 메인프레임(1) 상부를 덮는 캡을 설치하는 것을 특징으로 하는 3-모드 일체형 스피커.