KR20020073876A - 진동스피커의 이중 마그네트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내면에 공간을 가진 케이스와, 상기 케이스의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 떨림판과, 상기 떨림판의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스 코일과, 상하 방향이 착자된 주마그네트와, 상기 마그네트에 부착되어 자계를 형성하는 어퍼 플레이트와, 상기 주마그네트와 함께 자계를 형성하는 요크와, 상기 어퍼 플레이트 및 요크와 함께 진동체를 이루는 웨이트와, 상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링과, 상기 케이스의 하단부에 설치되어 상기와 같이 형성된 자속의 일부를 이용하여 진동을 발생시키는 진동발생용 코일 및 상기 요크에 설치되는 링 형상의 보조마그네트로 구성되는 다기능 액츄에이터에 관한 것으로 기존의 자계와 동일한 자계를 구성하면서 동일 입력하에서 자속의 세기를 증가시킬 수 있도록 자기회로를 구성하여 휴대폰, 페이져 등 이동통신 단말기에 사용되는 진동스피커의 다기능 액츄에이터의 음압 및 진동특성을 향상시키고자 하는 것이다.

Description

진동스피커의 이중 마그네트 구조 {Dual Magnetic Structure of Vibration Speaker}

본 발명은 음향 및 진동 발생 기능을 동시에 수행하는 다기능 액츄에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 액츄에이터 내의 자기회로에 흐르는 자속을 증가시켜 동일 입력 하에도 오디오 및 진동 출력이 상승하도록 하는 것이다.

일반적으로 스피커는 전기 및 전자적으로 수신되는 음성신호 또는 미리 입력된 벨 또는 멜로디를 사람이 들을 수 있는 소리로서 출력시키게 되는 발성기기이다. 이러한 스피커 기능은 최근 핸드폰 등 이동통신 수단에 이용되어 왔으나 일반 대중이 밀집한 공공장소에서는 주위 사람들에게 소음을 발생시키게 되고 이러한 소음을 발생시키지 않으려는 배려에서 그 사용이 제한을 받게 되었다. 대신 진동신호를 착신신호로 사용하는 빈도수가 많아지게 되었으며 이러한 기능을 충족시키기 위하여 다기능 액츄에이터의 필요성이 증대되고 있다.

따라서 최근 핸드폰 등 이동통신 수단에 사용되는 진동 모터, 부저, 리시버, 스피커 등의 부품을 일체화 시켜 공간적인 사이즈를 줄이면서도 상기와 같은 기본 기능을 충실히 수행 할 수 있는 다기능 액츄에이터에 관한 개발이 활발히 이루어져 왔다.

그러나, 여러 가지 기능을 동시에 이루기 위해서는 상대적인 기능 감소가 야기되기 마련이며 따라서 이를 극복할 수 있는 보다 강력한 자기회로를 가진 액츄에이터에 대한 개발이 요구되었고, 각각의 부품 단가를 줄일 수 있는 경제성 측면에서도 다기능 액츄에이터의 개발은 더욱 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 기존의 자기회로를 구성하는 마그네트의 구조를 개선하여 보다 높은 오디오 출력과 진동 성능을 구현하는 다기능 액츄에이터에 관하여 개시하는 것으로서, 다기능 액츄에이터의 동작원리의 기본이 되는 마이크로 스피커에도 같은 원리를 적용하면 기존의 출력 음압 보다 훨씬 더 높은 음압을 얻을 수가 있다.

다기능 액츄에이터는 도1과 같이 떨림판이 있는 쪽의 자기 회로부에 보이스 코일이 있어 오디오 출력을 내고자 할 때는 보이스 코일에 교류 전류가 인가되어 음향이 출력되고, 아래쪽 자기회로에는 진동용 코일이 있어 진동을 출력하고자 할 때는 아래쪽 코일에 전류가 인가되어 진동이 발생된다.

이하 종래 구조에 대하여 상세히 설명하면 도 1에 나타난 바와 같이, 내부에 공간부를 마련한 케이스(8)와 이 케이스에 내장되는 마그네트(4)와 보이스코일(2)과 최종적으로 음을 발생시키는 떨림판(1)으로 구성된다.

이러한 다기능 액츄에이터는 통상 외부로부터 리드선(미도시)을 통해 어퍼플레이트(3), 상하 방향으로 착자되는 마그네트(4), 요크(5)로 이루어진 자기회로 내의 보이스 코일(2)에 고주파의 교류전류가 인가되면 전자기력이 발생하게 되어 음향출력이 이루어진다. 즉 마그네트(4)의 N극으로부터 나온 자력선은 어퍼플레이트(3), 보이스 코일(2), 요크(5)를 차례로 지나 다시 마그네트의 S극으로 향하는 자계를 형성하는데 이 때 상기 보이스 코일에서는 상기 자기회로에 의한 자속을 이용하여 스피커 기능을 하게 된다.

한편 상기 보이스 코일(2)에 저주파의 교류 신호가 인가되면 상기 자계를 구성하는 부품과 웨이트(6)를 포함하는 진동체의 상하 운동을 촉발시켜 진동을 발생시키게 된다.

그러나 상기와 같은 구조에서는 보이스 코일만을 이용하여 음향과 진동신호를 발생시킬 경우 충분한 진동량을 발생시키기 어렵고 동일 Source에 입력되는 주파수의 대역에 의해 음향과 진동을 발생시키다 보니 사용 주파수의 중복 등 여러 가지 문제점이 발생하게 되어 별도의 진동 발생용 코일을 사용하기에 이르렀다.

즉 개선된 구조로서 도2에 나타낸 바와 같이 내부에 공간부를 마련한 케이스(18)와 이 케이스에 내장되는 마그네트(14)와 보이스코일(12)과 최종적으로 음을 발생시키는 떨림판(11) 및 별도의 진동 발생용 코일(20)로 구성된다.

이러한 다기능 액츄에이터는 통상 외부로부터 리드선(미도시)을 통해 교류전류가 인가되면 어퍼플레이트(13), 상하 방향으로 착자되는 마그네트(14), 요크(15)로 이루어진 자기회로내의 보이스 코일(12)에 자계가 형성되는데, 이 때의 자력선 분포를 도 3과 같이 나타낼 수 있다. 도3에서 나타난 바와 같이 마그네트(14)의 N극으로부터 나온 자력선은 어퍼플레이트(13), 보이스 코일(12), 요크(15)를 차례로 지나 다시 마그네트의 S극으로 향하는 자계를 형성하는데 이 때 상기 보이스 코일에서는 상기 자계에 의한 자기 회로의 자속을 이용하여 스피커 기능을 하게 된다.

한편 요크(15) 하단부는 측면에 비해 두께가 얇아 도3에 나타난 자력선과 같이 자속의 일부가 하부에 위치한 진동용 코일(20)을 향해 누설되어 상기 진동 발생용 코일(20)에 전자기력이 발생된다.

그런데 이러한 경우 자속의 일부를 나누어 쓰다 보니 자속의 세기가 감소하여 하부의 진동용 코일에 충분한 전자기력을 발생시키기는 것이 부족하게 된다.

일반적으로 진동용 코일(20)에서 발생시킬 수 있는 자속은 전류와 권선수의 곱에 비례하므로 상기와 같은 자속 부족 현상을 피하기 위하여 전류의 세기를 증가시키는 방법도 고려되었지만 그렇게 할 경우 배터리 용량이 증대되어야 하는 문제점이 발생하게 되어 결국 제한된 전류의 범위 내에서 자속의 부족 현상을 해결하는 것이 절실하게 요구되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 자기회로와 동일한 자기회로를 구성하면서 동일 입력 하에서 자속의 세기를 증가시킬 수 있도록 자기회로를 구성하는 것이며 이를 통하여 휴대폰, 페이져 등 이동통신 단말기에 사용되는 진동스피커의 다기능 액츄에이터의 음압 및 진동특성을 향상시키고자 하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 다기능 액츄에이터의 일례를 보이는 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 다기능 액츄에이터의 또 다른 예를 보이는 단면도.

도 3은 종래 기술의 다기능 액츄에이터의 자력선도.

도 4는 본 발명의 제1 실시예인 다기능 액츄에이터의 단면도.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 자력선도.

도 6은 본 발명의 제2 실시예인 다기능 액츄에이터의 단면도.

도 7은 본 발명의 제3 실시예를 나타내는 다기능 액츄에이터의 단면도.

도 8은 본 발명의 제4 실시예를 나타내는 마이크로 스피커의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 11, 21, 401: 떨림판 2, 12, 22, 402: 보이스 코일

3, 13, 23, 403: 어퍼 플레이트 4, 14, 24, 404: 마그네트

5, 15, 25, 405: 요크 6, 16, 26: 웨이트

7, 17, 27: 상측 서스펜션 스프링 8, 18, 28, 408: 케이스

9, 19, 29: 하측 서스펜션 스프링 20, 30, 320: 진동발생용 코일

31, 210, 310, 410: 보조 마그네트

본 발명은 요크 부위에 링 형상의 보조마그네트를 추가시키는 것으로서 종래의 중앙의 원통형의 마그네트에서만 발생하던 자력이 주위의 링 형태의 마그네트에서도 발생하게 되어 자력이 발생할 수 있는 마그네트 용적이 증가될 수 있는 구조이다.

이하 본 발명의 제 1실시예인 다기능 액츄에이터에 관하여 상세히 설명하면 도 4에 나타난 바와 같이, 내부에 공간부를 마련한 케이스(28)와, 상기 케이스의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 떨림판(21)과, 상기 떨림판의 하단에원통형으로 권선되어 고정된 보이스코일(22)과 상기 케이스에 내장되는 상하 방향으로 착자된 주마그네트(24)와, 상기 주마그네트에 부착되어 자기회로를 형성하는 어퍼 플레이트(23)와,이들과 함께 자기회로를 형성하는 요크(25)와, 상기 어퍼 플레이트 및 요크와 함께 진동체를 이루는 웨이트(26)와, 상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링(27, 29)과, 상기 케이스의 하단부에 설치되어 상기와 같이 형성된 자속의 일부를 이용하여 진동을 발생시키는 진동발생용 코일(30) 및 상기 요크에 설치되는 링 형상의 보조마그네트(31)로 구성된다.

이러한 다기능 액츄에이터는 통상 외부로부터 리드선(미도시)을 통해 교류전류가 인가되면 어퍼 플레이트(23), 마그네트(24), 요크(25)로 이루어진 자기회로 내의 보이스 코일(22)에 자계가 형성되는데, 이 때의 자력선 분포를 도5와 같이 나타낼 수 있다. 도5에서 나타난 바와 같이 주마그네트(24)의 N극으로부터 나온 자력선은 어퍼플레이트(23), 보이스 코일(22), 요크(25) 상부, 보조마그네트(31), 요크(25) 하부를 차례로 지나 다시 주마그네트(24)의 S극으로 향하는 자계를 형성하는데 이 때 상기 보이스 코일에서는 상기 자기 회로에 의한 자속을 이용하여 스피커 기능을 하게 된다.

한편 요크(25) 하단부에서는 도 5에 나타난 자력선과 같이 자속의 일부가 아래 쪽으로 누설되는 현상을 이용하여 상기 진동 발생용 코일(30)에 전자기력이 발생하게 되는데, 보조 마그네트(31)를 사용할 경우 마그네트의 전체 용적을 증대시킬 수 있게 된다. 따라서 상기 진동 발생용 코일(30)은 종래의 구조와는 달리 충분한 세기의 자속을 공급받을 수 있는 것이다.

이때 상기 보조 마그네트(31)의 형상은 링 형상으로 하며 주마그네트(24)와는 자극의 방향을 다르게 배치하여 자력선의 방향이 변하지 않도록 하는 것이 요구된다.

상기에서와 같이 본 발명의 특징은 자기회로가 종래와 비교했을 때 유사하게 유지되도록 하며 하부로 누설되는 자속의 양을 증대시킬 수 있어 상기 진동 발생용 코일에 전자기력을 발생시키는데 충분한 자속을 공급하는 것이 가능하며 본 발명에 개시한 보조마그네트를 이용할 경우 출력 음압은 평균 2~3dB정도 상승하며, 진동 성능은 평균 15% 정도의 성능 향상이 있었다.

이중 마그네트를 이용한 다기능 액츄에이터의 구조는 다양한 형태로서 실시될 수 있는데 본 발명의 제 2 실시예를 도 6과 같이 나타낼 수 있다.

제 2 실시예는 내면에 공간을 가진 케이스(208)와, 상기 케이스의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 떨림판(201)과, 상기 떨림판의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스 코일(202)과, 상하 방향으로 착자된 주마그네트(204)와, 상기 마그네트에 부착되어 자기회로를 형성하는 어퍼 플레이트(203)와, 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크(205)와, 상기 어퍼 플레이트 및 요크와 함께 진동체를 이루는 웨이트(206)와, 상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링(207,209) 및 상기 요크에 설치되는 링 형상의 보조마그네트(210)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 실시예는 도 7과 같이 나타낼 수 있다.

내면에 공간을 가진 케이스(308)와, 상하 방향으로 착자된 주마그네트(304)와, 상기 마그네트에 부착되어 자기회로를 형성하는 어퍼 플레이트(303)와, 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크(305)와, 상기 어퍼 플레이트 및 요크와 함께 진동체를 이루는 웨이트(306)와, 상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링(307, 309)과, 상기 웨이트의 일단에 직접 연결되는 음향 발생용 떨림판(301)과, 상기 떨림판의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스 코일(302)과, 상기 케이스의 하단부에 설치되어 상기와 같이 형성된 자속의 일부를 이용하여 진동을 발생시키는 진동발생용 코일(320) 및 상기 요크에 설치되는 링 형상의 보조마그네트(310)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 제2 및 제3 실시예의 동작원리는 본 발명의 제 1 실시예와 극히 유사하므로 생략하고자 한다.

또한 본 발명의 이중 마그네트 구조는 다기능 액츄에이터와 자기회로부의 형태가 유사한 마이크로 스피커 등에도 다양하게 적용할 수 있어 활용 범위가 매우 넓다고 하겠다. 도 8은 이중 마그네트 구조를 채택한 마이크로 스피커를 보여주고 있다.

일반적으로 마이크로 스피커는 내면에 공간을 가진 케이스(408)와, 상기 케이스의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 떨림판(401)과, 상기 떨림판의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스 코일(402)과, 상하 방향으로 착자된 주마그네트(404)와, 상기 마그네트에 부착되어 자기회로를 형성하는 어퍼 플레이트(403)와, 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크(405)로 구성되는 데 여기에 본 발명에 의한 보조마그네트(410)를 링 형상의 형태로 설치하여 이중 마그네트 구조를 이루는 것이 특징이 된다.

동작원리는 통상 외부로부터 리드선(미도시)을 통해 어퍼 플레이트(403), 주마그네트(404), 요크(405)로 이루어진 자기회로 내의 보이스 코일(402)에 고주파의 교류전류가 인가되면 전자기력이 발생하게 되어 음향출력이 이루어지게 되는데, 주마그네트(404)의 N극으로부터 나온 자력선은 어퍼플레이트(403), 보이스 코일(402), 요크(405) 상부, 보조마그네트(410), 요크 하부를 차례로 지나 다시 주마그네트(404)의 S극으로 향하는 자계를 형성한다. 이 때 상기 보이스 코일에서는 상기 자기 회로에 의한 자속을 이용하여 스피커 기능을 하게 된다.

이때 상기 보조 마그네트(410)의 형상은 링 형상으로 하며 주 마그네트(404)와는 자극의 방향을 다르게 배치하여 자력선의 방향이 변하지 않도록 하는 것이 요구된다.

본 발명을 구현함에 있어 상기에서 설명한 구조는 단지 일 실시예에 불과한 것으로서 본 발명의 특허청구범위에 기재된 발명의 영역과 기본 사상으로부터 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다른 형태의 장치들이 제안될 수 있음을 밝혀두고자 한다.

마그네트의 용적을 증가시킴으로써 자기회로에 흐르는 자속이 증가되어 동일 입력 하에도 오디오 및 진동 출력이 상승한다. 또한 현재도 널리 쓰이고 있는 스피커에도 다양하게 적용할 수 있어 활용 범위가 넓다.

Claims (8)

1. 내면에 공간을 가진 케이스와:

   상기 케이스의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 떨림판과:

   상기 떨림판의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스 코일과:

   상하 방향으로 착자된 주마그네트와:

   상기 마그네트에 부착되어 자기회로를 형성하는 어퍼 플레이트와:

   상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크와:

   상기 어퍼 플레이트 및 요크와 함께 진동체를 이루는 웨이트와:

   상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링과;

   상기 케이스의 하단부에 설치되어 상기와 같이 형성된 자속의 일부를 이용하여 진동을 발생시키는 진동발생용 코일 및

   상기 요크에 설치되는 링 형상의 보조마그네트로 구성되는 다기능 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조마그네트는 상기 주마그네트에 의해서 형성되는 자계의 방향이 변하지 않도록 주마그네트와 자극의 방향을 다르게 배치한 것을 특징으로 하는 다기능 액츄에이터.
3. 내면에 공간을 가진 케이스와:

   상기 케이스의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 떨림판과:

   상기 떨림판의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스 코일과:

   상하 방향으로 착자된 주마그네트와:

   상기 마그네트에 부착되어 자기회로를 형성하는 어퍼 플레이트와:

   상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크와:

   상기 어퍼 플레이트 및 요크와 함께 진동체를 이루는 웨이트와

   상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링 및

   상기 요크에 설치되는 링 형상의 보조마그네트로 구성되는 다기능 액츄에이터.
4. 제3항에 있어서, 상기 보조마그네트는 상기 주마그네트에 의해서 형성되는 자계의 방향이 변하지 않도록 주마그네트와 자극의 방향을 다르게 배치한 것을 특징으로 하는 다기능 액츄에이터.
5. 내면에 공간을 가진 케이스와:

   상하 방향으로 착자된 주마그네트와:

   상기 마그네트에 부착되어 자기회로를 형성하는 어퍼 플레이트와:

   상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크와:

   상기 어퍼 플레이트 및 요크와 함께 진동체를 이루는 웨이트와:

   상기 웨이트를 상하에서 지지하는 서스펜션 스프링과;

   상기 웨이트의 일단에 직접 연결되는 음향 발생용 떨림판과:

   상기 떨림판의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스 코일과:

   상기 케이스의 하단부에 설치되어 상기와 같이 형성된 자속의 일부를 이용하여 진동을 발생시키는 진동발생용 코일 및

   상기 요크에 설치되는 링 형상의 보조마그네트로 구성되는 다기능 액츄에이터.
6. 제5항에 있어서, 상기 보조마그네트는 상기 주마그네트에 의해서 형성되는 자계의 방향이 변하지 않도록 주마그네트와 자극의 방향을 다르게 배치한 것을 특징으로 하는 다기능 액츄에이터.
7. 내면에 공간을 가진 케이스와:

   상기 케이스의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 떨림판과:

   상기 떨림판의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스 코일과:

   상하 방향으로 착자된 주마그네트와:

   상기 마그네트에 부착되어 자기회로를 형성하는 어퍼 플레이트와:

   상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크 및

   상기 요크에 설치되는 링 형상의 보조마그네트로 구성되는 마이크로 스피커.
8. 제7항에 있어서, 상기 보조마그네트는 상기 주마그네트에 의해서 형성되는자계의 방향이 변하지 않도록 주마그네트와 자극의 방향을 다르게 배치한 것을 특징으로 하는 마이크로 스피커.