KR200494887Y1 - 고출력 진동발생 장치 - Google Patents

Abstract

코일에 음향신호를 인가함에 따라 발생되는 전자기력과 이에 대향하는 자석 간의 인력 및 척력을 이용하여 진동에너지를 발생시키는 진동발생 장치에 관한 발명. 본 발명의 진동발생 장치는, 프레임(10); 프레임에 고정되며, 상하로 관통된 내부 공간을 갖는 통형이고, 외측 둘레에 코일이 감겨 있는 보빈(20); 상기 보빈의 상부에 위치하며, 상하로 탄력적으로 움직일 수 있도록 상기 프레임에 고정되는 탄성물(40); 및 상기 보빈과 상기 탄성물 사이에 위치하며, 상기 보빈의 내부 공간으로 들어갈 수 있는 자석이 부착되고, 상기 탄성물에 고정되어 상하로 탄력적으로 움직이는 코어(30)를 포함한다. 상기 코일에 음향신호가 인가될 때 상기 코일과 자석 간의 전자기적 상호작용에 의해 상기 코어가 왕복운동을 한다.

Description

고출력 진동발생 장치 {High-power vibration generating apparatus}

본 고안은 자석 코어와 코일을 사용하여 음원, 음성 등의 음향신호에 의해 구동되어 진동을 발생시켜 욕조, 침대, 의자, 가구, 장난감 등 다양한 제품에 응용할 수 있는 진동발생 장치에 관한 것이다.

종래, 오디오기기에서 출력되는 신호는 스피커에 의해 진동으로 변환되어 음파가 발생된다. 이러한 스피커는 얇은 진동판을 작동시키는 구조로서 음향을 재생하는 용도에 적합하지, 진동 자체를 이용할 수 있는 정도의 출력을 제공하지는 못한다.

이러한 저출력 특성 때문에 종래의 스피커 구조로는 안마의자나 침대, 게임, 4D 영화관 등에 사용하는 것이 곤란한다. 이론상 사이즈를 키워서 대형화하여 진동을 발생시킬 수는 있지만 효율 저하, 사이즈 거대화 등의 문제로 현실화하기가 배우 곤란하다.

대한민국 공개특허 (공개번호 10-2003-0079645, 공개일자 2003년10월10일)

본 고안은 소형의 사이즈로 음악, 음성 등의 음향신호를 받아 대출력의 진동을 발생하는 진동발생 장치의 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 코일에 음향신호를 인가함에 따라 발생되는 전자기력과 이에 대향하는 자석 간의 인력 및 척력을 이용하여 진동에너지를 발생시키는 진동발생 장치를 제공한다. 또한, 이러한 원리를 구현한 기본 구조를 효율적인 구조로 복수개 결합함으로써 출력을 증대시키되 그 크기는 그에 비해 과도하게 커지지 않도록 하는 진동발생 장치를 제공한다.

구체적으로, 본 발명의 한 특징에 따르면, 축방향의 양측에 개구부가 있고 내부 공간을 갖는 통형의 하우징; 상기 하우징의 축방향으로 탄력적으로 움직일 수 있도록 상기 하우징의 양측 개구부에 각각 고정되는 제1탄성물 및 제2탄성물; 상기 하우징의 내부 공간에 고정되며, 상기 하우징의 축과 같은 방향의 양측에 개구부를 갖고 이들 개구부를 통해 관통된 내부 공간을 갖는 통형이며, 외측 둘레에 코일이 감겨 있는 보빈; 상기 보빈과 상기 제1탄성물 사이에 위치하며, 상기 보빈의 일측 개구부를 통해 내부 공간으로 들어갈 수 있는 제1자석이 부착되고, 상기 제1탄성물에 고정되어 상기 하우징의 축방향으로 탄력적으로 움직이는 제1코어; 및 상기 보빈과 상기 제2탄성물 사이에 위치하며, 상기 보빈의 타측 개구부를 통해 내부 공간으로 들어갈 수 있는 제2자석이 부착되고, 상기 제2탄성물에 고정되어 상기 하우징의 축방향으로 탄력적으로 움직이는 제2코어를 포함하는 진동발생 장치가 제공된다. 여기서, 상기 코일에 음향신호가 인가될 때 상기 코일과 자석 간의 전자기적 상호작용에 의해 상기 제1코어 및 제2코어가 상기 하우징의 축방향으로 왕복운동을 하는데, 상기 제1, 제2탄성물에 의해 탄력적으로 왕복운동을 하여 댐핑있는 진동을 발생한다.

또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 적어도 일측에 개구부를 갖고 내부 공간이 있는 통형의 하우징; 상기 하우징의 축과 같은 방향으로 탄력적으로 움직일 수 있도록 상기 하우징의 개구부에 고정되는 제3탄성물; 및 상기 제3탄성물에 결합되며 상기 하우징의 내부 공간에 위치하여, 하우징의 내부 공간에서 축방향으로 움직이는 가동체를 포함하되, 상기 가동체는, 상기 하우징의 축과 일치하는 축을 갖고 이 축의 일측과 타측 사이에 형성된 관통공과 이 관통공을 둘러싸고 있는 몸체에 감긴 코일을 포함하는 보빈; 상기 보빈의 일측에서 상기 관통공의 내부로 들어갈 수 있도록 위치하는 제1자석; 상기 제1자석이 상기 보빈의 상기 관통공 내에서 탄력적으로 축방향으로 움직이도록 상기 제1자석과 상기 보빈의 몸체 사이에 위치하는 제1탄성물; 상기 보빈의 타측에서 상기 관통공의 내부로 들어갈 수 있도록 위치하는 제2자석; 및 상기 제2자석이 상기 보빈의 상기 관통공 내에서 탄력적으로 축방향으로 움직이도록 상기 제2자석과 상기 보빈의 몸체 사이에 위치하는 제2탄성물을 포함하는 진동발생 장치가 제공된다.

여기서 상기 가동체의 상기 보빈의 코일에 신호가 인가될 때 상기 코일과 제1 및 제2자석 간의 전자기적 상호작용에 의해 상기 제1 및 제2자석이 상기 보빈의 관통공 내에서 축방향으로 왕복운동을 하고, 이러한 상기 가동체 내에서의 상기 제1 및 제2자석의 축방향 왕복운동에 의해 상기 가동체가 상기 하우징 내에서 축방향으로 왕복운동을 한다. 상기 제1, 제2자석의 왕복운동 및 상기 가동체의 왕복운동은 상기 제3탄성물 및 상기 제1, 제2탄성물에 의해 탄력적으로 일어나 댐핑있는 진동이 발생된다.

본 고안의 구성 및 작용은 이후에 도면과 함께 설명하는 구체적인 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.

본 고안에 따른 진동발생 장치는 종래의 음향스피커와는 달리 철심코어와 요크를 사용한 전자기 원리를 활용하여 대출력의 진동에너지를 얻을 수 있으며 발생하는 열손실을 극소화할 수 있다. 또한, 대출력 진동이 발생되는 것에 비해 구조가 단순하고 크기가 작아 다양한 제품에 응용할 수 있다.

본 고안의 진동발생 장치는 자동차, 게임기, 극장, 안마침대, 안마의자, 척추견인기 등의 제품에 응용할 수 있다. 특히, 기존의 모터식 진동 발생장치와 달리 단순한 진동이 아닌 음향신호로부터 발생되는 진동을 활용하므로 소비자에게 '진동을 통해 음악이나 음성을 느낀다' 내지는 '음악이나 음성의 느낌으로 진동 안마를 받는다'라는 감성 자극의 효과를 준다.

도 1은 본 고안에 따른 진동발생 장치의 기본 구성을 나타내는 사시도
도 2는 A-A' 단면도
도 3은 B-B' 단면도
도 4는 보빈(20)의 내부 공간으로 자석(31)이 당겨져 들어간 상태의 탄성물(40)의 형상 변화 모식도
도 5는 도 1~도 4의 기본 구성을 확장한 개념적 구조도
도 6은 본 고안의 진동발생 장치의 제1실시예의 분해도
도 7은 도 6의 하우징(50) 내 조립도
도 8은 보빈(20)의 사시도
도 9와 도 10은 본 고안의 진동발생 장치의 제2실시예에 포함되는 가동체(150)의 분해도와 조립도
도 11과 도 12는 제2실시예에 따른 최종 진동발생 장치 제품의 분해도와 조립도
도 13a~도 5b는 본 고안의 진동발생 장치(700)의 응용예 설명도
도 16은 본 발명의 고출력 진동발생 장치(700)의 구동장치(900)의 예시 구성도

본 고안의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 이하 첨부된 도면과 함께 상세하게 기술된 바람직한 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 고안은 이하에 기술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 실시예는 단지 본 고안을 완전하게 개시하며 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 고안은 청구항의 기재 내용에 의해 정의되는 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 고안을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한 명세서에 사용된 '포함한다(comprise, comprising 등)'라는 용어는 언급된 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용된 것이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 실시예의 설명에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

<기본 구성>

도 1은 본 고안에 따른 진동발생 장치의 기본 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 A-A' 단면도, 도 3은 B-B' 단면도이다. 프레임(10)의 양측에 각각 하나씩의 기둥(11)이 세워져 있고, 기둥(11)과 기둥(11) 사이에 탄성물(40)이 수평으로 연결되어 있다. 탄성물(40)은 판재(일명, 판스프링)로 구현할 수 있지만, 판재가 아닌 형태의 탄성체로 구현하는 것도 가능하다. 또한, 도면에서와 같이 그 탄성력을 효율적으로 만들기 위하여 판재에 다양한 형상의 패턴을 타공하여 상대적으로 가는 탄성부(41)와 빈 공간(42)을 형성할 수도 있다.

프레임(10) 위의 중앙부에 보빈(20)이 위치한다. 보빈(20)은 상하로 관통된 내부 공간을 갖는 통형이며 외측 둘레에 코일(21)이 감겨 있다. 코일(21)의 시작단과 끝단에는 각각 음향인가선(22)이 연결된다. 코일(21)에는 오디오기기 등 음향소스로부터 출력되는 음원신호 또는 리듬신호(이들 음원신호와 리듬신호를 음향신호라 부르기로 함)가 인가되므로 음향소스와 매칭되도록 권선수를 조절하여 감아주어야 한다.

보빈(20)의 상부에는 보빈(20)의 내부 공간으로 들어갈 수 있는 자석(31)이 위치하는데, 이 자석(31)은 코어(30)에 부착되어 있다. 도 2, 3에서 자석(31)의 극성을 위가 N, 아래가 S인 것으로 표시해 놓았는데, 이는 하나의 예일 뿐이다. 자석(31)은 영구자석일 수도 있고 전자석일 수도 있다.

자석(31)이 부착된 코어(30)는 상기 탄성물(40)의 중앙 하부에 고정된다. 코어(30)는 도 1과 도 3을 보면 알 수 있듯이 양단에 각각 관성추(32)가 부착되어서 전체적으로 대략 'ㄷ'자 또는 'E'자 형상을 갖는다. 관성추(32)는 납처럼 크기에 비해 무거운 재질을 이용해 만들 수 있다. 코어, 즉, 철심은 발열 문제를 해소하고 효율을 높이기 위하여 규소강판을 적층하여 제작하는 것이 바람직하다.

관성추(32)는 자석(31) 및 코어(30)의 왕복운동의 관성력을 증가시킨다. 따라서, 관성추(32)의 무게 때문에 관성력이 상대적으로 작은 프레임(10)이 전체적으로 진동하게 된다. 따라서, 훨씬 더 본 고안에 따른 진동발생 장치의 진동이 커지게 된다. 프레임(10)이 진동하게 되면 프레임(10)이 설치되어 있는 시트, 침대, 의자, 욕조, 장난감 등에 진동이 전달되고 이 진동은 인체의 촉각을 자극하게 된다. 여기서 주의할 점은 관성추(23)의 무게에 따라 코어(30)의 고유 진동주파수가 변하게 되므로, 오디오 제너레이터 등을 이용하여 정확한 주파수를 파악하고 증폭기에 주파수 트랩장치를 삽입하여 이를 조절하여야 한다. 이렇게 해야만 동조파형 재생시 왜곡과 발진을 막을 수 있다. 주파수 트랩장치는 특정 주파수를 감소시키는 일종의 필터이다.

탄성물(40)에 대해 추가로 설명한다. 코어(30)가 상하로 움직이므로 코어(30)의 상면과 탄성물(40)이 간섭되지 않도록 탄성물(40)의 양측 사이에 코어(30)가 지나갈 수 있도록 공간이 형성되어 있다. 그래야 코어(30) 및 자석(31)이 상행 이동시 탄성물(40)에 방해받지 않고 움직일 수 있다. 탄성물(40)은 탄성이 있는 다양한 재질의 금속(예를 들어, 스테인리스)으로 만들 수 있지만, 금속 이외의 재료, 예를 들어, 실리콘 등의 고분자 고무, 에폭시, 복합재료 등으로 만들 수도 있다. 본 발명자가 최종적으로 안정적 댐퍼 실험을 한 결과 고분자 고무재질, 그 중에서도 실리콘재질이 탄성물(40)로 가장 적합하다는 결론을 얻었다.

이러한 구조의 진동발생 장치의 음향인가선(22)에 음향신호가 인가되면 프레임(10)이 고정된 상태에서 코일(31)에 기전력이 발생하여 보빈(20) 내에 위치한 자석(31)과의 인력 또는 척력에 의해 자석(31)이 보빈(20) 내부공간으로 들어갔다 나왔다 하는 왕복운동을 하게 된다. 이때 자석(31)이 부착된 코어(30)가 탄성물(40)에 고정되어 있기 때문에, 자석(31) 및 코어(30)는 탄성물(40)의 탄성에 의한 댐핑작용에 의해 진동하게 된다. 진동 패턴은 코일(31)에 공급되는 음향의 파형을 모사하게 된다. 도 4는 자석(31) 및 코어(30)의 진동시, 보빈(20)의 내부 공간으로 자석(31)이 당겨져 들어간 상태의 탄성물(40)의 형상 변화를 나타내고 있다.

<확장 구조>

도 5는 도 1~도 4의 기본 구성을 상하로 결합하여 컴팩트한 구성으로 높은 출력을 얻도록 한 확장 구조를 나타낸다.

박스형 케이스(100) 내에 하우징(50)이 지지되고 이 하우징(50) 내에 보빈(20)이 위치한다. 케이스(100)는 의자, 침대, 안마기, 욕조, 척추견인기, 장난감 등의 제품에 설치된다.

도 5에서 보빈(20)은 떠 있는 것처럼 되어 있지만, 이는 단면의 표현상 그러한 것이고, 실제로 보빈(20)은 하우징(50) 또는 케이스(100)에 결합되어 지지되어야 한다. 보빈(20)의 몸체 둘레에는 코일(21)이 감겨 있다. 보빈(20)의 몸체는 대략 '工'자 형상이며 중심부에 수직으로 내부 공간이 형성되어 있고, 이 내부 공간의 외측 둘레에 코일(21)이 권선된다.

보빈(20)의 내부 공간으로, 위쪽에서 제1자석(31a)이 들어가고 아래쪽에서 제2자석(31b)이 들어간다. 즉, 하나의 공통된 보빈(20)의 내부 공간으로 하나의 자석과 또다른 하나의 자석이 각각 대칭된 방향에서 들어가는 구조이다. 제1자석(31a)과 제2자석(31b)은 각각 제1코어(30a)의 하부에, 그리고 제2코어(30b)의 상부에 부착되어 있다.

제1코어(30a)와 제2코어(30b)는 각각 제1탄성물(40a)과 제2탄성물(40b)에 부착되어 있다. 그리고 제1코어(30a)의 양단에는 각각 관성추(32a)가 볼트 또는 스크류(33)로 부착되어 있고, 제2코어(30b)의 양단에도 각각 관성추(32b)가 볼트 또는 스크류(33)로 부착되어 있다. 제1탄성물(40a)과 제2탄성물(40b)은 각각 하우징(50)의 대향 위치에 대칭적으로 부착되어 있다.

이와 같이, 본 확장 구조에서는 케이스(100)에 고정된 하우징(50)에 제1탄성물(40a)과 제2탄성물(40b)이 대칭적으로 고정되어 있고, 보빈(20)은 하우징(50) 또는 케이스에 고정되어 있기 때문에 공통 보빈(20)의 코일(21)에 음향신호가 인가되면 기전력이 발생하여 보빈(20)의 양측에 대칭적으로 배치된 제1자석(31a)과 제2자석(31b) 및 제1, 제2코어(30a, 30b)가 음향신호의 파형을 모사하여 진동하게 된다.

한편, 관성추(32a, 32b)가 제1, 제2코어(30a, 30b)에 부착되어 있기 때문에, 자석(31a, 31b) 및 코어(30a, 30b)의 왕복운동의 관성력이 증가된다. 따라서, 관성추(32a, 32b)의 무게 때문에 관성력이 상대적으로 작은 하우징(50)이 전체적으로 진동하게 된다. 따라서, 훨씬 더 본 고안에 따른 진동발생 장치의 진동이 커지게 된다.

이하, 도 5의 구성을 실제로 구현한 실시예들에 대해서 설명한다.

<제1실시예>

위에서 설명한 도 5의 구조를 실제로 구현한 제1실시예의 구성을 도 6에 나타내었다. 도 6에서, 중앙에 도시한 하우징(50)은 상하측의 개구부를 통해 축방향으로 관통된 대략 사각형 통체이다. 이 하우징(50)의 내부 공간에서 진동하는 가동체(moving part)가 조립된다. 가동체는 보빈(20)과 여기에 부착되는 자석 및 코어를 포함한다.

가동체의 보빈(20)의 몸체는 대략 '工'자 단면 형상을 가지며 중앙부가 관통되어 있다. 이 관통된 공간은 상하측 개구부를 통해 하우징(50)의 축방향과 같은 방향으로 내부 공간이 형성되어 있고, 이 내부 공간의 외측 둘레에 코일(21)이 권선된다. 코일(21)의 일단과 타단에는 음향인가선(22)이 연결된다.

보빈(20)의 내부 공간으로 위에서 아래로(즉, 일측의 개구부를 통해) 제1자석(31a)이 삽입되는데, 이 자석(31a)은 아래쪽으로 열린 'ㄷ'자 형상의 제1코어(30a)의 상부 저면에 부착되어 있다. 제1코어(30a)의 양측 날개부의 외측에는 각각 제1관성추(32a)가 부착된다. 한편, 하우징(50) 내에 고정된 보빈(20)의 내부 공간으로 아래에서 위로(타측 개구부를 통해) 제2자석(31b)이 삽입되는데, 이 자석(31b)은 위쪽으로 열린 'ㄷ'자 형상의 제1코어(30b)의 하부 상면에 부착되어 있다. 제2코어(30b)의 양측 날개부의 외측에는 각각 제2관성추(32b)가 부착된다.

마지막으로, 보빈(20)의 상부에 위치하는 제1코어(30a)는 진동시 댐핑작용을 위한 제1탄성물(40a)에 부착되고, 보빈(20)의 하부에 위치하는 제2코어(30a)는 제2탄성물(40b)에 부착된다. 제1탄성물(40a)과 제2탄성물(40b)은 각각 하우징(50)의 상면과 하면(일측 개구부와 타측 개구부)에 부착된다.

여기서, 제1코어(30a)와 제2코어(30b)는 90°로 교차하여 위치하고 있음을 알 수 있다. 이러한 교차 구조에 의해서 전체 장치의 사이즈가 컴팩트해질 뿐만 아니라 공통 보빈(20)의 주변 둘레를 따라 360°로 기자력이 분포되도록 하여 열 발생량이 줄고 진동 발생 효율이 높아지게 된다.

도 6에 나타내지는 않았지만, 도 5의 설명에서처럼 하우징(50)은 케이스(100) 또는 다양한 응용제품 내 소정의 지지구조물에 고정된다.

도 7은 도 6의 모든 구성요소들이 하우징(50) 내에 조립된 모습을 나타낸다. 하우징(50) 내에 고정된 보빈(20)의 일부분이 보인다. 보빈(20)은 통형 하우징(50)의 외벽에 형성된 홀을 통하여 스크류(9)에 의해 고정된다. 보빈(20)의 위에 위치하고 있는 코어(30a 또는 30b)가 있고 이 코어(30a 또는 30b)는 스크류(8)에 의해 탄성물(40a 또는 40b)에 부착되어 있다. 탄성물(40a 또는 40b)의 양단은 스크류(7)에 의해 하우징(50)의 상면(또는 하면)의 대각선 방향 모서리에 부착되어 있다.

결과적으로 하우징(50)에 고정되어 있는 공통 보빈(20)과 탄성물(40a 또는 40b)에 의해 공중에 떠 있는 코어(30a 또는 30b)가 음향신호에 의해 발생하는 전자기 현상에 의해 상호작용하여 코어(30a 또는 30b)가 진동하게 된다.

도 8은 보빈(20)의 구조를 나타낸다. 하나의 공통된 보빈(20)에 2개 1조의 코어(30a, 30b)가 상하로 삽입되되 각 코어의 배치가 90°로 교차되도록 하기 위한 구조로 보빈(20)을 설계하였다.

이를 위해, 보빈(20)은 대략 '工'자 단면 형상으로 상판(23a)과 하판(23b)으로 구성된다. 상판(23a)에는 제1코어(30a)가 들어가는 홈(26)이 형성되어 있다. 이 홈(26)은 열십자 형으로 형성되어 있는데, 그 이유는 조립시 제1코어(30a)의 방향을 고려하지 않게 하여 조립성을 향상시키기 위한 것이다. 이와 같이 홈(26)이 형성됨에 따라 상판(23a)에 네 개의 모서리부(25a)가 융기되어 있게 된다. 각 모서리부(25a)의 측면에는 하우징(50)의 외측에서 스크류(9)로 체결하기 위한 나사홀(29)이 형성되어 있다.

상판(23a)과 마찬가지로, 하판(23b)에는 제2코어(30b)가 들어가는 홈(27)이 형성되어 있다. 이 홈(27)도 위와 같은 이유로 열십자 형으로 형성되어 있다. 이와 같이 홈(27)이 열십자로 형성됨에 따라 하판(23b)에 네 개의 모서리부(25b)가 융기되어 있게 된다. 각 모서리부(25b)의 측면에는 하우징(50)의 외측에서 스크류(9)로 체결하기 위한 나사홀(29)이 형성되어 있다.

상판(23a)과 하판(23b) 사이에 코일을 감을 수 있는 공간(24)이 있고, 중앙부에 수직으로 관통 구멍(28)이 있음은 앞에서 설명한 것과 같다.

<제2실시예>

이 제2실시예는 제1실시예와 달리, 가동체가 하우징 안에 단순하게 결합되는 것이 아니라 하우징과 가동체도 탄성체에 의해서 하우징 내에서 탄성에 의해 진동하도록 결합된다.

먼저, 가동체의 구성을 도 9(분해도)와 도 10(조립도)을 참조하여 설명한다. 가동체(150)는 보빈(200)과 여기에 상하로 부착되는 자석 및 코어를 포함한다.

구체적으로 설명하면, 가동체(150)의 보빈(200)을 세로로 자르면 대략 '工'자의 단면 형상을 가지며 중앙에 관통부(230)가 있다. 이 관통부(230)는 이하에서 설명하겠지만 자석이 상하측에서 삽입되어 움직이는 공간이다. 보빈(200)의 허리부 외측 둘레에 코일(210)이 감긴다. 코일(210)의 일단과 타단에는 음향인가선(220)이 연결된다.

관통부(230)의 내부 공간으로 위에서 아래로 제1자석(310a)이 삽입되는데, 이 자석(310a)은 아래쪽으로 열린 'ㄷ'자 형상의 제1코어(300a)의 상부 저면에 부착되어 있다. 제1자석(310a)의 아래에는 이 자석 및 코어의 질량을 증대시키기 위한 관성추(320)가 결합된다. 제1코어(300a)와 제1자석(310a) 그리고 관성추(320)의 결합은 스크류(330a)에 의해 이루어질 수 있다.

또한, 보빈(200)의 관통부(230)의 내부 공간으로 아래에서 위로 제2자석(310b)이 삽입되는데, 이 자석(310b)은 위쪽으로 열린 'ㄷ'자 형상의 제2코어(300b)의 하부 상면에 부착된다. 제2자석(310b)은 관통부(230) 속에서 상기 제1자석(310a)에 부착된 관성추(320)에 결합되어 제1자석(310a)과 함께 상하로 움직일 수 있다. 여기서도 제2코어(300a)와 제2자석(310a) 그리고 관성추(320)의 결합은 스크류(330b)에 의해 이루어질 수 있다.

여기서, 제1코어(300a)와 제2코어(300b)는 수평 평면상에서 90°로 교차하여 배치되어 있음을 알 수 있다. 이러한 교차 구조에 의해서 전체 장치의 사이즈가 컴팩트해질 뿐만 아니라 보빈(200)의 주변 둘레를 따라 360°로 기자력이 분포되어 열 발생량이 줄고 진동 발생 효율이 커지게 된다.

마지막으로, 보빈(200) 위쪽의 제1코어(300a)는 코어의 진동시 댐핑작용을 위한 제1탄성물(400a)에 고정되고, 이 제1탄성물(400a)은 보빈(200)의 상면에 부착된다. 마찬가지로, 보빈(200) 아래쪽의 제2코어(300b)도 제2탄성물(400b)에 고정되고, 이 제2탄성물(400b)을 통해서 보빈(200)의 하면에 부착된다. 이로써, 제1코어(300a)와 제2코어(300b) 그리고 이들 사이에 있는 제1자석(310a), 관성추(320), 제2자석(310b)은 보빈(200)과 독립적으로 제1탄성물(400a)과 제2탄성물(400b)을 지지점으로 하여 관통부(230) 내에서 상하로 진동할 수 있다.

상기 제1탄성물(400a)과 제2탄성물(400b)을 각각 제1코어(300a)와 제2코어(300b)에 고정하기 위하여 앞에서 언급한 스크류(330a, 330b)를 공통으로 사용할 수 있다. 또한 상기 제1탄성물(400a)과 제2탄성물(400b)의 양단을 보빈(200)에 고정하기 위해서, 각각 제1탄성물(400a)의 양단을 누르는 제1누름판(410a)과 제2탄성물(400b)의 양단을 누르는 제2누름판(410b)을 보빈(200)의 상면과 하면에 대고 각각 스크류(420)를 이용해 체결한다.

앞에서 언급한 것과 같이, 상기 제1탄성물(400a)과 제2탄성물(400b)의 재질은 금속, 실리콘, 에폭시, 복합재료 중에서 선택 가능하다.

도 10은 도 9의 가동체(150)를 조립한 것을 나타내는 상부 사시도이다.

다음, 도 9와 도 10에서 설명한 가동체(150)를 하우징(500)에 조립하여 본 발명에 따른 고출력 진동발생 장치를 완성하는 것을 도 11과 도 12를 참조하여 설명한다.

도 11의 분해도를 보면, 내부 공간을 갖는 대략 원통형의 하우징(500) 안으로 가동체(150)가 들어가 조립되는 것을 알 수 있다. 하우징(500)의 측벽에 형성된 개구부(510)는 그 안에 들어간 가동체(150)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 것이다. 이와 같은 방열의 목적으로 하우징(500)의 하부도 오픈되어 있다.

하우징(500)에의 조립시, 가동체(150)를 곧바로 하우징에 고정하지 않고 하우징(500)과 독립적으로 탄성에 의해 가동체(150) 자체도 진동을 할 수 있도록 또다른 제3의 탄성물을 매개로 하여 조립한다. 이를 위해, 가동체(150)의 상부를 덮으며 가동체(150)에 고정되는 커버(600)를 이용한다.

커버(600)는 가동체(150)의 상면에 스크류(610)에 의해 고정된다. 그리고 커버(600)의 하면에는 네 개의 제3탄성물(620)이 부착된다. 이들 제3탄성물(620)을 커버(600)에 부착하기 위하여 상기 스크류(610)를 공통으로 사용할 수 있다.

각각의 제3탄성물(620)의 끝부분은 하우징(500)의 상면에 형성된 홀(520)에 스크류에 의해 고정된다. 이때에도 가동체(150)의 제1, 제2탄성물의 경우와 같이, 제3탄성물(620)의 각 끝단을 누르는 누름판(630)을 대고 각각 스크류를 이용해 체결할 수 있다.

커버(600)의 형태는 가동체(150)에 부착되면서도 가능한한 많은 양의 열 방출을 위한 구조로 설계한다. 예를 들어, 도 11에 나타낸 것처럼 상부에 형성된 방열공(640)이 그것이다.

이상과 같이, 가동체(150)가 하우징(500)에 직접 고정되지 않고 또 다른 제3탄성물을 통해 하우징(500)과 독립적으로 설치되므로, 제2실시예에 따르면, 가동체(150) 내에서의 제1, 제2탄성물에 의한 코어, 자석, 및 관성추의 탄성 진동과 함께, 제3탄성물에 의한 가동체(150) 자체의 탄성 진동이 함께 이루어져 사이즈 대비 진동 출력과 효율이 크게 상승된다.

도 12는 하우징(500) 내에 가동체(150)가 조립된 완제품의 상부 사시도이다. 이렇게 조립된 본 발명의 고출력 진동발생 장치는 다양한 응용제품 내 소정의 지지구조물에 고정된다.

<응용>

본 발명의 고출력 진동발생 장치의 다양한 응용예를 설명한다.

기본적으로, 침대, 의자, 욕조, 탁자 등의 대상물에 본 발명의 고출력 진동발생 장치를 직접 설치해서 대상물에서 진동이 확대되어 발생하도록 할 수 있다. 예를 들어, 침대나 소파의 경우에는 매트리스나 쿠션 속에 본 발명의 고출력 진동발생 장치를 매립할 수 있을 것이고, 탁자나 의자의 경우에는 상판, 등판, 다리 등에 본 발명의 고출력 진동발생 장치를 부착할 수 있을 것이고, 욕조의 경우에는 방수 작용이 필요하므로 욕조통 몰드물의 내부 공간에 설치하거나 방수팩을 이용하여 욕조통 내부 또는 외부 표면에 부착할 수 있다.

도 13a는 조개껍데기 형상의 방수팩(800) 안에 본 발명의 고출력 진동발생 장치(700)를 내장한 제품을 나타낸다. 도 13b는 진동발생 장치(700)가 내장된 방수팩(800)을 욕조통(810)의 내부 공간과 내부/외부 표면에 부착한 모습을 나타낸다. 또한 도 13b에는, 욕조통(810)의 내부 공간과 내부/외부 표면에 부착하지 않고 물 속에 방수팩(800')을 넣어서 목욕물에 진동을 일으키거나 신체에 진동을 가하는 방식으로 활용할 수도 있다(이러한 경우의 방수팩을 800'으로 표시하였다).

도 14는 침대, 의자, 탁자 등의 대상물에 진동발생 장치(700)를 부착하지 않고 대상물 위에 올려놓고 사용하는 응용방법을 설명하기 위한 것이다. 도 14에서와 같이 예컨대 인형 형상의 파우치(820) 안에 중량체(830)가 들어가 있고 그 아래에 본 발명의 고출력 진동발생 장치(700)가 있다. 탁자나 침대 등의 대상물 위에 파우치(820)를 올려놓으면 안에 있는 중량체(830)가 진동발생 장치(700)를 눌러서 대상물 위에 진동이 전달된다. 중량체(830)는 하나의 덩어리로 된 물체일 수도 있고, 모래주머니와 같이 접촉물에 따라 형상이 바뀌는 물체일 수도 있다. 모래 이외에도 중량있는 분말(예를 들어, 쇳가루), 액체, 고체, 반고체 등도 사용할 수 있다. 도 14와 같은 파우치(820)를 침대, 책상, 탁자 등의 위에 올려놓고 사용하면 되므로 기존의 침대, 책상, 탁자 등에 구멍을 뚫거나 흠집을 내지 않고도 본 발명의 고출력 진동발생 장치(700)를 사용할 수 있다.

도 15a, 15b는 좀 색다른 응용예로, 도 15a에 나타낸 과일 형태의 케이스(840) 안에 진동발생 장치(700)를 내장하고, 이 케이스(840)의 걸고리(850)를 도 15b와 같이 식물의 잎사귀 가지(860)에 거는 응용을 나타낸다. 케이스(840)의 내부에서 발생한 진동에 의해 실제 잎사귀(870)가 공명하여 음향을 재생하여 마치 풀피리와 같은 효과를 낼 수 있다.

도 16은 본 발명의 고출력 진동발생 장치(700)의 구동장치(900)의 예시 구성도이다.

기본적으로, 이 구동장치(900)에는 침대 매트리스처럼 큰 대상물에 적합하게 넓은 범위의 진동을 이용하기 위하여 또는 그렇지 않더라도 스테레오 진동의 효과를 얻기 위하여 다수의 고출력 진동발생 장치(700)를 구동하기 위한 다수의 증폭부가 포함된다. 또한, 자체적으로 일반 오디오기기로 사용할 수 있는 음향재생부도 겸해서 포함되어 있고, 그 밖에 저음(베이스) 강조 선택기, 음량조절기, 고음(treble)/저음(bass) 조절기 등이 포함된다.

구체적으로 설명하면, 본 발명의 고출력 진동발생 장치를 위한 구동장치(900)는, CDP나 MP3 기기로부터의 음원을 수신하는 블루투스 또는 Aux-in 방식의 음원수신부(910); 자체적으로 리듬을 생성하는 리듬생성부(920); 상기 음원수신부(910)와 리듬생성부(920) 중 하나를 선택하도록 하는 선택스위치(930); 상기 선택스위치(930)에 의해 음원수신부(910)가 선택될 때, 음원을 재생하여 스피커로 음향을 발생하는 음향재생부(940); 및 상기 선택스위치(930)에 의해 음원수신부(910)가 선택될 때 또는 상기 선택스위치(930)에 의해 리듬생성부(920)가 선택될 때, 선택된 음원신호 또는 리듬신호를 증폭하여 구동신호를 만들어 본 발명의 고출력 진동발생 장치(700)에 인가하는 구동신호발생부(950)로 구성된다.

상기 음향재생부(940)는 본 발명의 고출력 진동발생 장치(700)에 음향신호를 주는 역할을 하는 것은 아니고, 음향신호를 증폭하여 스피커로 재생하는 일반적인 오디오장치의 역할을 한다. 음향재생부(940)는, 선택스위치(930)에 의해 음원수신부(910)가 선택된 때 외부 기기로부터 유무선(블루투스 또는 Aux-in)으로 수신된 음향신호의 레벨을 조절하는 음량조절기(941)와, 신호를 증폭하는 증폭기(942)와, 증폭 과정 중에 음향신호의 저음성분과 고음성분을 조절하는 베이스조절기(943) 및 트레블조절기(944)와, 증폭된 신호를 음향으로 재생하는 스피커(945)로 구성된다.

상기 구동신호발생부(950)는, 선택스위치(930)에 의해 음원수신부(910)가 선택된 때 또는 선택스위치(930)에 의해 리듬생성부(920)가 선택된 때에 이들 음원신호 또는 리듬신호의 레벨을 조절하는 음량조절기(951)와, 음원신호 또는 리듬신호를 증폭하는 기본증폭기(952)와, 음원신호 또는 리듬신호의 베이스성분이 강조된 진동을 만들기 위해 베이스 성분의 통과를 선택하는 베이스강조 선택기(953)와, 베이스강조 선택기(953)에 의해 베이스 성분이 포함된 음원신호 또는 리듬신호를 증폭하는 베이스강조증폭기(954)로 구성된다.

도 16에서 증폭기(952)와 베이스 강조 증폭기(954)는 각각 두 개씩 있는데, 이는 좌, 우 스테레오 채널을 의미한다. 스테레오 구현을 위해 각 기본증폭기(952)와 각 베이스강조증폭기(954)에 본 발명의 고출력 진동발생 장치(700)가 연결되어 구동신호를 받아 진동을 발생한다.

한편, 도 16에서 구동신호발생부(950)에, 두 채널의 기본증폭기(952)와 두 채널의 베이스강조증폭기(954)의 앞단에서 각각 분기된 도선이 연결된 증폭기 확장용 커넥터(955)가 추가로 포함되어 있다. 이 증폭기 확장용 커넥터(955)는 도 16에 나타낸 네 개의 증폭기(952, 954) 이외에 더 사용자가 추가로 증폭기를 증설하기 위한 커넥터이다.

지금까지 본 고안의 바람직한 실시예를 통하여 본 고안을 상세히 설명하였으나, 본 고안이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다. 또한 본 고안의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 고안의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 적어도 일측에 개구부를 갖고 내부 공간이 있는 통형의 하우징;
   상기 하우징의 축과 같은 방향으로 탄력적으로 움직일 수 있도록 상기 하우징의 개구부에 고정되는 제3탄성물; 및
   상기 제3탄성물에 결합되며 상기 하우징의 내부 공간에 위치하여, 하우징의 내부 공간에서 축방향으로 움직이는 가동체를 포함하되,
   상기 가동체는, 상기 하우징의 축과 일치하는 축을 갖고 이 축의 일측과 타측 사이에 형성된 관통공과 이 관통공을 둘러싸고 있는 몸체에 감긴 코일을 포함하는 보빈; 상기 보빈의 일측에서 상기 관통공의 내부로 들어갈 수 있도록 위치하는 제1자석; 상기 제1자석이 상기 보빈의 상기 관통공 내에서 탄력적으로 축방향으로 움직이도록 상기 제1자석과 상기 보빈의 몸체 사이에 위치하는 제1탄성물; 상기 보빈의 타측에서 상기 관통공의 내부로 들어갈 수 있도록 위치하는 제2자석; 및 상기 제2자석이 상기 보빈의 상기 관통공 내에서 탄력적으로 축방향으로 움직이도록 상기 제2자석과 상기 보빈의 몸체 사이에 위치하는 제2탄성물을 포함하여,
   상기 가동체의 상기 보빈의 코일에 신호가 인가될 때 상기 코일과 제1 및 제2자석 간의 전자기적 상호작용에 의해 상기 제1 및 제2자석이 상기 보빈의 관통공 내에서 축방향으로 왕복운동을 하고,
   이러한 상기 가동체 내에서의 상기 제1 및 제2자석의 축방향 왕복운동에 의해 상기 가동체가 상기 하우징 내에서 축방향으로 왕복운동을 하는 것을 특징으로 하는 진동발생 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 가동체는
   상기 제1자석이 결합되는 제1코어와 상기 제2자석이 결합되는 제2코어를 추가로 포함하여,
   상기 제1코어가 상기 제1탄성물에 결합되고 상기 제2코어가 상기 제2탄성물에 결합되는 것을 특징으로 하는 진동발생 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 가동체는
   상기 제1자석 및 제2자석의 왕복운동의 관성력을 증가시키기 위해 관성추를 추가로 포함하는 진동발생 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 제1, 제2, 및 제3탄성물은 금속, 실리콘, 에폭시, 복합재료 중에서 선택된 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 진동발생 장치.
9. 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 진동발생 장치를 구동하는 장치로,
   음원을 수신하는 음원수신부;
   리듬을 생성하는 리듬생성부;
   상기 음원수신부와 리듬생성부에서 출력되는 음원신호 및 리듬신호 중 하나를 선택하는 선택스위치; 및
   상기 선택스위치에 의해 선택된 음원신호 또는 리듬신호를 증폭하여 구동신호를 만들어 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 진동발생 장치에 인가하는 구동신호발생부를 포함하되,
   상기 구동신호발생부는, 상기 음원신호 또는 리듬신호를 증폭하는 기본증폭기와, 상기 음원신호 또는 리듬신호의 베이스성분이 강조된 진동을 만들기 위해 베이스 성분의 통과를 선택하는 베이스강조 선택기와, 상기 베이스강조 선택기에 의해 베이스 성분이 포함된 음원신호 또는 리듬신호를 증폭하는 베이스강조증폭기를 포함하는 진동발생 장치 구동장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 구동신호발생부는 상기 기본증폭기 및 베이스강조증폭기의 앞단에서 각각 분기된 도선이 연결된 증폭기 확장용 커넥터를 추가로 포함하는 진동발생 장치 구동장치.

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