KR20060009763A - 중량체가 부착된 진동장치 - Google Patents
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Abstract
외부로부터 오디오 신호를 인가받아 진동하는 장치로, 직류자속이 발생되는 제 1 마그네트; 상기 제 1 마그네트에 부착되어 상기 직류자속을 집중시키는 플레이트; 상기 플레이트에 부착되어 직류자속이 발생되는 제 2 마그네트; 내부에 중공부를 형성하도록 원통형으로 권선되어 상기 중공부에 상기 제 1 마그네트, 플레이트, 및 제 2 마그네트를 수납하고 상기 오디오 신호를 인가받아 교류자속이 발생되어 상기 직류자속과 전자기적인 상호작용으로 진동하는 보이스 코일; 상기 보이스 코일에서 발생하는 진동을 완충하도록 상기 보이스 코일의 일측에 구비되는 보이스 코일 댐퍼; 상기 보이스 코일의 진동을 전달하도록 상기 보이스 코일의 일측에 구비되는 링; 상기 링으로부터 진동을 전달받아 상기 보이스 코일 및 링과 함께 진동하는 중량체; 상기 링과 상기 중량체 사이에 개재되어 상기 중량체의 진동을 완충하도록 상기 중량체를 상면에 안착하는 중량체 댐퍼; 상기 중량체 댐퍼와 체결수단에 의해 결합되어 상기 중량체 댐퍼에 안착된 상기 중량체의 주위를 지지하는 지지 플레이트; 및 상기 진동장치를 보호하고 상기 보이스 코일, 링, 및 중량체에 의한 진동을 외부로 전달하도록 상기 체결수단에 의해 상기 중량체 댐퍼 및 지지 플레이트에 결합된 프레임; 을 포함한다.
본 발명에 따르면, 진동장치의 공진 주파수를 낮추어 음향을 출력시키지 않고 진동을 출력할 수 있다.
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중량체가 부착된 진동장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중량체가 부착된 진동장치의 분해 사시도이다.
도 3은 사람이 음을 느끼는데 있어서 주파수에 따라 서로 다른 크기를 느끼게 되는 것을 도시하는 등청감곡선이다.
도 4는 진동부재에 부착된 진동장치를 도시하는 사용상태도이다.
본 발명은 외부 오디오 신호를 수신하여 진동하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공진 주파수를 낮추어 음향을 출력시키지 않고 음원에 따른 다양한 진동을 출력하는 진동장치에 관한 것이다.
내부에 권선된 코일과 마그네트를 구비한 무빙 코일(Moving Coil) 방식의 스피커는 외부의 오디오 신호를 수신하여 내부의 코일이 마그네트의 전자기적 상호작용으로 진동하고, 상기 코일에 부착된 진동판에 의해 음향이 재생된다.
이와 같은 스피커는 소형으로 제작될 수 있어 휴대폰, 마우스 등의 다양한 전자제품에 장착되어 음향출력 장치로서 사용되나, 미디어의 발달에 따라 다양하게 음향을 즐기고 싶은 소비자의 욕구를 충족시키기에는 음향출력만으로는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 외부 오디오 신호를 수신하여 진동하는 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중량체가 부착된 진동장치는 외부로부터 오디오 신호를 인가받아 진동하는 장치로, 직류자속이 발생되는 제 1 마그네트; 상기 제 1 마그네트에 부착되어 상기 직류자속을 집중시키는 플레이트; 상기 플레이트에 부착되어 직류자속이 발생되는 제 2 마그네트; 내부에 중공부를 형성하도록 원통형으로 권선되어 상기 중공부에 상기 제 1 마그네트, 플레이트, 및 제 2 마그네트를 수납하고 상기 오디오 신호를 인가받아 교류자속이 발생되어 상기 직류자속과 전자기적인 상호작용으로 진동하는 보이스 코일; 상기 보이스 코일에서 발생하는 진동을 완충하도록 상기 보이스 코일의 일측에 구비되는 보이스 코일 댐퍼; 상기 보이스 코일의 진동을 전달하도록 상기 보이스 코일의 일측에 구비되는 링; 상기 링으로부터 진동을 전달받아 상기 보이스 코일 및 링과 함께 진동하는 중량체; 상기 링과 상기 중량체 사이에 개재되어 상기 중량체의 진동을 완충하도록 상기 중량체를 상면에 안착하는 중량체 댐퍼; 상기 중량체 댐퍼와 체결수단에 의해 결합되어 상기 중량체 댐퍼에 안착된 상기 중량체의 주위를 지지하는 지지 플레이트; 및 상기 진동장치를 보호하고 상기 보이스 코일, 링, 및 중량체에 의한 진동을 외부로 전달하도록 상기 체결수단에 의해 상기 중량체 댐퍼 및 지지 플레이트에 결합된 프레임; 을 포함한다.
본 발명에 따른 진동장치에 있어서, 상기 중량체의 재질은 철, 구리 또는 니켈 합금중 어느 하나가 바람직하다.
본 발명에 따른 진동장치에 있어서, 상기 진동을 외부로 효율적으로 전달하도록 상기 진동장치의 외주면을 횡권하는 고무 캡을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 진동장치에 있어서, 상기 보이스 코일 댐퍼의 재질은 수지침투 아라미드 섬유이고 두께는 0.1mm ~ 0.4mm가 바람직하다.
본 발명에 따른 진동장치에 있어서, 상기 중량체 댐퍼의 재질은 금속판이고 두께는 0.1mm ~ 0.3mm가 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙 에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중량체(23)가 부착된 진동장치의 단면도이고 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중량체(23)가 부착된 진동장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 진동장치는 직류자속이 발생되는 제 1 마그네트(11), 플레이트(13), 및 제 2 마그네트(12)로 이루어진 영구 자석부, 단자(70)를 통해 오디오 신호를 인가받아 진동하는 보이스 코일(21), 링(22), 중량체(23)로 이루어진 진동부, 진동하는 보이스 코일(21) 및 중량체(23)의 진동을 완충하는 보이스 코일 댐퍼(31) 및 중량체 댐퍼(32), 상기 진동장치를 보호하고 진동부의 진동을 진동부재(50)로 전달하는 프레임(40)을 포함한다.
상기 영구 자석부의 제 1 마그네트(11) 및 제 2 마그네트(12)는 N극에서 S극으로 직류자속을 발생시키고, 제 1 마그네트(11) 및 제 2 마그네트(12) 사이에 개재된 플레이트(13)에 의해 직류자속이 집중된다. 영구 자석부는 원통형으로 권선된 보이스 코일(21)의 내부에 설치되어 교류자속이 발생되는 보이스 코일(21)과 전자기적 상호작용을 일으킨다.
상기 진동부는 외부 오디오 신호 공급수단으로부터 오디오 신호를 상기 단자 (70)로부터 수신하여 교류자속이 발생되는 보이스 코일(21)과 상기 보이스 코일(21)을 보호하고 상기 중량체(23)로 보이스 코일(21)의 진동을 전달하는 링(22)과 보이스 코일(21) 및 링(22)과 함께 진동하는 중량체(23)를 포함한다.
상기 보이스 코일(21)은 내부에 중공부를 형성하도록 원통형으로 권선되어 설치되고 외부 오디오 신호 공급수단 즉, 컴퓨터로부터 아날로그 오디오 신호를 수신하여 교류자속이 발생된다. 따라서, 상기 중공부내에 설치된 자기회로부에서 발생되는 직류자속과 상기 교류자속이 상호작용하여 상기 보이스 코일(21)이 상하 진동을 하게 된다. 이와 같이 발생된 진동은 상기 보이스 코일(21)의 일측에 구비된 링(22)을 매개로 중량체(23)로 전달되고, 상기 보이스 코일(21), 링(22), 및 중량체(23)가 일체로 진동한다.
상기 중량체(23)는 아래 수식에서와 같이 진동부의 질량을 증가시켜 고유 주파수를 낮게하도록 진동장치에 구비되고, 따라서 외부 오디오 신호의 인가에 의한 진동시 공진 주파수가 저주파수 대역으로 이동하게 된다.
따라서, 공진 주파수가 낮아져 진동에 따른 음향출력없이 진동만 출력되는데 이와 같은 관계가 도 3의 등청감곡선에 나타난다. 등청감곡선(Equal Loudness Contour)은 사람이 주파수에 따라 서로 다른 크기의 음을 느끼게 되는 것을 보여주는 곡선으로, 도 3은 1000Hz에서 주어진 음압에 대해 동일한 수준의 음압을 주파수 에 따라 도시하고 있다. 예를 들어, 제일 아래 곡선에서 1000Hz에서 0dB는 100Hz에서 거의 40dB 정도의 느낌과 같다.
일반적으로, 가청 주파수인 20Hz ~ 20kHz에서 사람의 청감은 약 4kHz에서 가장 민감하고 100Hz 이하의 저주파수에서 둔감하므로 같은 크기의 음이라도 약 4kHz 주파수대에서는 큰소리로 인식하는 반면에, 100Hz 이하의 저주파수에서는 작은 소리 또는 거의 인식하지 못하게 된다.
그러므로, 진동장치의 질량을 증가시켜 공진 주파수를 사람이 둔감한 주파수 대역인 저주파수대역으로 이동시키면 진동에 의한 음향을 거의 인지하지 못하고 진동만 느낄 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 진동장치의 질량을 증가시키기 위해 중량체(23)는 밀도가 높은 철, 구리 또는 니켈 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 보이스 코일 댐퍼(31)는 상기 보이스 코일(21)의 진동을 완충하고 직선운동이 가능하도록 하기 위해 상기 프레임(40) 위에 설치되어 보이스 코일(21)의 주위에 원형으로 부착된다. 보이스 코일 댐퍼(31)의 재질은 내구성이 우수한 수지침투 아라미드 섬유(Resin Impregnated Aramid Fabric)를 사용하여 보이스 코일(21)의 상하 진동을 원활하게 지지하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 수지침투 아라미드 섬유의 두께는 0.1mm ~ 0.4mm가 바람직한데, 0.1mm 이하이면 내구성이 저하될 우려가 있고, 두께가 0.4mm를 넘으면 보이스 코일(21)의 운동을 방해하여 진동 효율이 저하되는 문제가 있다.
그리고, 상기 중량체 댐퍼(32)는 중량체(23)의 진동을 완충시키기 위해 상기 링(22)위에 설치되고 상면에 중량체(23)를 안착한다. 중량체(23)는 접착제와 같은 접착수단을 이용하여 상기 중량체 댐퍼(32)의 상면에 접착되고 중량체 댐퍼(32)를 지지 플레이트(61)가 지지한다. 중량체 댐퍼(32)의 재질은 중량체(23)와 진동장치의 무게를 지지할 수 있는 금속판이 바람직하다. 상기 금속판의 두께는 0.1mm ~ 0.3mm가 바람직한데, 0.1mm 이하이면 중량체(23)의 진동을 지지하는 내구성이 저하될 우려가 있고, 두께가 0.4mm를 넘으면 중량체(23)의 상하 운동을 방해하여 진동 효율이 저하되거나 공진 주파수가 과도하게 증가되는 문제가 있다.
한편, 임의의 재료의 탄성특성을 나타내는 탄성계수는 스프링 상수와 비례하고, 상기 수학식을 참조하면 공진 주파수는 탄성계수에 비례한다. 그리고, 탄성계수는 재질과 두께에 따라 변하는데 재질의 두께가 증가할수록 높아진다. 따라서, 상기 보이스 코일 댐퍼(31) 및 중량체 댐퍼(32)의 재질과 두께를 조절함으로써 원하는 공진 주파수로 조정할 수 있다.
상기 프레임(40)은 도 1에 도시한 바와 같이 플레이트(13) 및 중량체 댐퍼(32)와 체결수단(60)에 의해 체결되어 진동부재(50)에 부착된다. 따라서, 진동장치는 진동부가 아닌 자기회로를 보호하는 프레임(40)이 진동부재(50)에 부착됨으로 인하여 음향은 전달하지 못하고 진동부에 의해 발생된 진동이 진동부재(50)로 전달되어 진동이 출력된다.
도 4는 진동부재(50)에 부착된 진동장치를 도시하는 사용상태도이다. 상기 도면을 참조하면 진동장치의 프레임(40)이 진동부재(50)의 내측에 부착되어 보이스 코일(21), 링(22), 및 중량체(23)로 이루어진 진동부에서 발생된 진동이 상기 진동 부재(50)로 전달된다. 원할하게 진동을 전달하기 위해 진동장치에 진동전달률이 우수한 고무로 된 캡을 씌워 진동부재(50)에 접착하는 것이 바람직하다.
상기 진동부재(50)는 진동 마우스 하우징, 진동 조이스틱 하우징, 게임기 하우징 또는 휴대폰 하우징 등으로서 내측에 부착된 상기 진동장치를 통해 음향출력을 수반하지 않는 진동을 출력할 수 있게 된다.
이상과 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제는 달성되며, 본 발명이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 의하면, 진동장치의 공진 주파수를 낮추어 음향을 출력시키지 않고 음원에 따른 다양한 진동을 출력할 수 있다.
Claims (7)
- 외부로부터 오디오 신호를 인가받아 진동하는 장치로,직류자속이 발생되는 제 1 마그네트;상기 제 1 마그네트에 부착되어 상기 직류자속을 집중시키는 플레이트;상기 플레이트에 부착되어 직류자속이 발생되는 제 2 마그네트;내부에 중공부를 형성하도록 원통형으로 권선되어 상기 중공부에 상기 제 1 마그네트, 플레이트, 및 제 2 마그네트를 수납하고 상기 오디오 신호를 인가받아 교류자속이 발생되어 상기 직류자속과 전자기적인 상호작용으로 진동하는 보이스 코일;상기 보이스 코일에서 발생하는 진동을 완충하도록 상기 보이스 코일의 일측에 구비되는 보이스 코일 댐퍼;상기 보이스 코일의 진동을 전달하도록 상기 보이스 코일의 일측에 구비되는 링;상기 링으로부터 진동을 전달받아 상기 보이스 코일 및 링과 함께 진동하는 중량체;상기 링과 상기 중량체 사이에 개재되어 상기 중량체의 진동을 완충하도록 상기 중량체를 상면에 안착하는 중량체 댐퍼;상기 중량체 댐퍼와 체결수단에 의해 결합되어 상기 중량체 댐퍼에 안착된 상기 중량체의 주위를 지지하는 지지 플레이트; 및상기 진동장치를 보호하고 상기 보이스 코일, 링, 및 중량체에 의한 진동을 외부로 전달하도록 상기 체결수단에 의해 상기 중량체 댐퍼 및 지지 플레이트에 결합된 프레임; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 중량체가 부착된 진동장치.
- 제 1항에 있어서,상기 중량체의 재질은 철, 구리 또는 니켈 합금중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중량체가 부착된 진동장치.
- 제 1항에 있어서,상기 진동을 외부로 효율적으로 전달하도록 상기 진동장치의 외주면을 횡권하는 고무 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동장치.
- 제 1항에 있어서,상기 보이스 코일 댐퍼의 재질은 수지침투 아라미드 섬유인 것을 특징으로 하는 진동장치.
- 제 4항에 있어서,상기 수지침투 아라미드 섬유의 두께가 0.1mm ~ 0.4mm인 것을 특징으로 하는 진동장치.
- 제 1항에 있어서,상기 중량체 댐퍼의 재질은 금속판인 것을 특징으로 하는 진동장치.
- 제 6항에 있어서,상기 금속판의 두께가 0.1mm ~ 0.3mm인 것을 특징으로 하는 진동장치.
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