KR101055484B1 - 선형 진동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 진동 장치에 관한 것으로, 내부공간을 구획하는 케이스, 상기 케이스의 하부에 배치되며, 표면에 코일 보호필름이 설치된 코일이 장착된 브라켓, 일면이 폐쇄된 중공부가 형성된 요크의 상기 중공부에 수용되는 마그네트 및 상기 요크의 외측에 결합된 중량체를 포함하는 진동자, 및 상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 진동자가 선형 운동하도록 탄성지지하는 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하며, 외력에 의해 진동자가 코일에 접촉되는 모드가 발생하더라도 코일을 보호하여 코일 단선 불량을 방지할 수 있는 선형 진동 장치를 제공한다.

잔진동, 코일, 중량체, 요크, 스프링 부재, 코일 보호필름

Description

선형 진동 장치{Linear vibrator}

본 발명은 선형 진동 장치에 관한 것이다.

휴대전화, 게임기, 휴대 정보 단말기 등 휴대용 전자기기에 있어 타인에게 외부 음향에 의한 피해를 방지하기 위해 다양한 형태의 진동 발생 장치가 휴대용 전자기기에 장착되고 있다. 특히, 이러한 진동 발생 장치는 휴대전화에 탑재되어 무음의 착신신호 발생장치로 이용되는데, 최근 휴대전화의 소형화, 슬림화되는 추세에서 그에 장착되는 진동 발생 장치 또한 소형화, 고기능화를 요구하고 있다.

현재 휴대전화와 같이 통신기기에 적용되고 있는 착신수단 중 하나인 진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로써 휴대전화에 탑재되어 무음 착신 알림용으로 사용되고 있다.

종래의 일 예에 따른 진동 발생장치는 편심을 갖는 중량체를 갖는 회전자를 회전시켜 기계적 진동을 얻는 방식을 사용하고 있으며, 이러한 회전자의 회전력은 브러쉬와 정류자의 접점을 통하여 정류작용을 거쳐 회전자의 코일에 전류를 공급하는 정류자 또는 브러쉬형 모터 구조로 구현된다.

그러나, 이러한 형태를 갖는 진동 발생장치는 브러쉬가 정류자의 세그먼트와 또다른 세그먼트 사이의 극간을 지나면서 기계적인 마찰과 전기적인 스파크 및 마모를 발생시키고, 이로 인해 블랙 파우더(black powder)와 같은 이물질을 생성하여 진동 발생장치의 수명을 단축시키는 문제점이 있었으며, 이에 따라 안정적으로 선형의 진동을 얻을 수 있는 선형 진동 장치가 제안되었다.

종래의 다른 예에 따른 선형 진동 장치는 요크의 내주면에 마그네트가 설치되고, 외주면에 중량체가 설치된 진동자에서 발생하는 자기장과 하부에 배치되는 원통형 코일에서 발생되는 전기장 간의 상호작용에 의해 진동자가 스프링 부재를 매개로 하여 상하 진동하는 구조를 갖는다. 이때, 진동자의 상하 진동시 마그네트는 원통형 코일의 내부를 왕복운동하게 된다.

그러나, 이러한 형태를 갖는 선형 진동 장치는 비동작 상태 또는 동작 상태에서 진동자에 외력이 가해지는 경우, 스프링 부재에 연결된 진동자가 좌우 측면운동 또는 회전운동을 하게 되면서 코일에 직접 부딪히는 문제가 발생할 수 있는데, 이에 의해 코일 단선 불량이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외력에 의해 진동자가 코일에 접촉되는 모드가 발생하더라도 코일을 보호하여 코일 단선 불량을 방지할 수 있는 선형 진동 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 진동 장치는, 내부공간을 구획하는 케이스, 상기 케이스의 하부에 배치되며, 표면에 코일 보호필름이 설치된 코일이 장착된 브라켓, 일면이 폐쇄된 중공부가 형성된 요크의 상기 중공부에 수용되는 마그네트 및 상기 요크의 외측에 결합된 중량체를 포함하는 진동자, 및 상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 진동자가 선형 운동하도록 탄성지지하는 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 코일 보호필름은 상기 코일의 상면을 포함하여 내주면 및 외주면에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코일 보호필름은 PET 필름 또는 폴리이미드(PI) 필름으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마그네트의 외주면과 상기 요크의 내주면 사이에는 에어갭이 존재하고, 상기 코일은 상기 에어갭의 하부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마그네트의 외주면에는 상기 마그네트로부터 누설되는 자속에 의해서 위치 고정되는 측면 자성유체가 도포되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 코일의 표면에 코일 보호필름이 설치됨으로써 원치않는 외력에 의해 진동자와 코일이 직접적으로 부딪히더라도 코일 단선 불량을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 코일 보호필름이 코일의 상부를 포함하여 내주면 및 외주면에 설치됨으로써, 외력방향에 관계없이 코일과 진동자의 직접적인 접촉을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 코일 보호필름이 얇게 코일의 표면에 설치됨으로써 코일의 전기장 작용에 방해없이 진동자의 선형 진동이 가능하게 된다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요 소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 진동 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선형 진동 장치의 단면도이다. 이를 참조하여 본 실시예에 따른 선형 진동 장치(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 선형 진동 장치(100)는 케이스(200), 브라켓(300), 진동자(400), 및 스프링 부재(500)를 포함하여 구성되되, 브라켓(300)에 장착되는 코일(340)의 표면에 코일 보호필름(360)이 설치되어 진동자(400)와 코일(340)이 직접적으로 부딪히는 것을 차단함으로써 코일(340)의 단선을 보호할 수 있는 것을 특징으로 한다.

케이스(200)는 진동자(400)를 수용하는 일정크기의 내부공간을 구획하는 수용부재로서, 하방으로 개방된 구조를 가지며 그 하부는 브라켓(300)에 의해 밀폐된다.

여기서, 케이스(200)의 상부에는 케이스(200)에 수용되는 스프링 부재(500)에 상부 자성유체(520)를 도포하기 위한 적어도 하나 이상의 주입공(220)이 관통 형성된다. 한편, 상부 자성유체(520)를 도포한 후에 외부유출을 방지하기 위해 케이스(200)의 상부는, 예를 들어 테이프 부재(240)로 밀폐처리된다.

브라켓(300)은 케이스(200)의 하부에 배치되어 케이스(200)의 내부공간을 밀폐하며, 그 상부에 진동발생을 위한 코일(340)을 구비한다.

여기서, 브라켓(300)은 코일(340)에 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 단자부가 형성된 기판부재(도면부호 미도시)를 포함하도록 구성된다.

코일(340)은 상기 단자부에 의해 외부로부터의 전원 인가시 일정세기의 전기장을 발생시키기 위한 것으로서, 브라켓(300)의 상부면에 본딩재로 하부단이 본딩접착되어 고정된다.

이때, 코일(320)은 선형 진동하는 진동자(400)의 마그네트(440)가 그 내부를 왕복 운동하는 중공부를 갖도록 원통형으로 형성되며, 그 상부단이 마그네트(440)에서 발생하는 자기장과 코일(320)에서 발생하는 전기장의 상호작용이 원활하게 이루어질 수 있도록 요크(420)의 내주면과 마그네트(440)의 외주면 사이에 형성되는 에어갭(AG) 사이에 위치되도록 브라켓(300)에 장착된다.

또한, 코일(340)은 진동자(400)와의 부딪힘에 의한 단선 불량을 방지하기 위해 그 표면에 코일 보호필름(360)이 설치된다. 이때, 코일 보호필름(360)은, 예를 들어 PET 필름, 폴리이미드(PI) 필름으로 형성되며, 전기장의 작용을 방해하지 않 도록 수 um의 두께로 형성된다. 뿐만 아니라, 코일 보호필름(360)은 진동자(400)와의 직접적인 접촉을 차단하기 위해 코일(340)의 상부를 포함하여 내주면 및 내주면에 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 코일(340)의 상부에 설치된 코일 보호필름(360)은 코일(340)과 요크(420)의 내면과의 접촉을 방지하게 되고, 코일(340)의 내주면에 설치된 코일 보호필름(360)은 코일(340)과 마그네트(440)의 외주면과의 접촉을 방지하게 되며, 코일(340)의 외주면에 설치된 코일 보호필름(360)은 코일(340)과 요크(420)의 내주면과의 접촉을 방지하게 된다.

본 실시예에서 코일 보호필름(360)은 코일(340)의 표면에 설치되어 코일(340)과 진동자(400)와의 접촉을 방지하기 위한 코일 보호부재를 통칭하는 개념으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 필름 형태가 아닌 코팅층 형태로 코일(340)의 표면에 코팅되는 것 또한 본 발명의 범주 내에 포함된다 할 것이다.

한편, 브라켓(300)의 상부에는 진동자(400)의 브라켓(300)에 대한 직접적인 접촉을 방지하고, 충격을 흡수하기 위해 댐퍼부재(320)가 구비될 수 있다. 여기서, 댐퍼부재(320)는 마그네트(440)가 선형 진동에 의해 코일(340)의 중공부를 왕복하면서 브라켓(300)과 접촉되는 것을 방지하기 위해 마그네트(440) 하부의 브라켓(300)에 설치된다. 이때, 댐퍼부재(320)로는 고무, 폴리프로필렌 등 충격을 흡수할 수 있는 다양한 재질이 사용될 수 있다.

또한, 브라켓(300)에는 코일(340)을 고정지지하기 위한 돌기부(미도시)가 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 돌기부는 브라켓(300)을 형성하는 프레스 가공시 일괄 형성이 가능하며, 돌기부 사이에 코일(340)을 안착시킴으로써 조립성을 향상시킬 수 있게 된다.

진동자(400)는 선형 진동하는 부분으로서, 요크(420), 마그네트(440), 및 중량체(460)를 포함하여 구성된다.

요크(420)는 마그네트(440)와 중량체(460)를 고정지지하고 마그네트(440)의 자속을 원활하게 형성되도록 하기 위한 것으로서, 일면이 폐쇄된 중공부, 즉 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 중공 원통형 형상을 갖도록 형성된다.

구체적으로, 요크(420)는 스프링 부재(500)에 부착되는 원판부와 이 원판부의 양단부에서 하부로 절곡되어 연장된 테두리부를 구비한다. 여기서, 원판부(422) 및 테두리부의 내주면은 마그네트(440)가 수용되는 중공부를 형성한다. 이때, 요크(420)는 원판부가 마그네트(440)의 직경보다 크게 형성되어 요크(420)의 내주면과 마그네트(440)의 외주면 사이에 코일(320)의 상부단이 배치될 수 있는 에어갭(AG)을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 요크(420)의 테두리부는 그 일부가 마그네트(440)의 측면 일부에 밀착되어 마그네트(440)의 요크(420)에 대한 결합력을 증대시키는 동시에 중량체(460)가 안착되는 안착면(426)을 구비하고, 요크(420)의 내주면과 마그네트(440)의 외주면 사이에 코일(320)의 상부단이 배치될 수 있는 에어갭(AG)을 형성하도록 단차지게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 테두리부는 원판부(422)로부터 하부로 절곡연장 되어 마그네트(440)의 일부를 수용하는 중공부를 형성하는 제1 테두리부(424), 상기 제1 테두리부(424)로부터 측면 외측으로 단차지게 형성된 안착면(426), 및 상기 안착면(426)으로부터 하부로 절곡연장된 제2 테두리부(428)를 포함하여 구성된다.

마그네트(440)는 일정 세기의 자기장을 발생시켜 코일(320)과의 상호작용에 의해 진동자(400)가 선형 진동할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 요크(420)의 중공부에 수용된다. 즉, 마그네트(440)는 상부면 및 측면 일부가 중공부에 수용되게 된다.

여기서, 마그네트(440)는 수직방향으로 상하부가 서로 다른 극으로 착자되어 일정세기의 자력을 발생시키는 원통형 영구자석으로, 요크(420)의 중공부에 본딩재를 매개로 하여 본딩접착된다.

한편, 마그네트(440)의 하면에는 요크(420)의 개방측으로 코일(320)을 거쳐 요크(420)의 하부단으로 흐르는 자력흐름인 자속을 원활하게 형성하기 위한 플레이트 요크(480)가 장착되는 것이 바람직하다.

이때, 마그네트(440)의 외주면에는 마그네트(440)로부터 누설되는 자속에 의해서 위치 고정되는 측면 자성유체(380)가 도포되는 것이 바람직하며, 이 측면 자성유체(380)는 마그네트(440)와 코일(340)의 접촉에 대한 완충작용을 수행하게 된다. 한편, 측면 자성유체(380)는 상부 자성유체(520)와 동일한 성질을 갖는데 이에 대해서는 후술하기로 한다.

중량체(460)는 선형 진동을 위해 진동자(400)에 일정한 질량을 부가하기 위한 것으로서, 요크(420)의 외측에 결합된다. 즉, 중량체(460)는 그 중앙부에 관통부가 형성되고, 이 관통부에 요크(420)가 삽입 고정됨으로써 요크(420)의 외측에 결합되게 된다.

여기서, 중량체(460)는 마그네트(440)에 대한 자력의 영향을 받지 않도록 비자성계 소재, 예를 들어 텅스텐(W)으로 이루어지며, 케이스(200)와의 접촉마찰에 의해 선형진동을 방해되지 않도록 케이스(200)의 내주면과 소정간극(G)을 갖도록 형성된다.

스프링 부재(500)는 진동자(400)가 선형 운동하도록 탄성지지하기 위한 것으로서, 예를 들어, 양단부가 케이스(200)의 상부와 결합된 상태로 케이스(200)와 이격되게 설치되도록 판 스프링으로 이루어진다.

이때, 스프링 부재(500)의 상부에는 댐핑부재로서 상부 자성유체(520)가 도포되는 것이 바람직하다. 이러한 상부 자성유체(520)는 원통형 마그네트(440)의 자속에 의해 집속하는 성질을 갖기 때문에, 상부 자성유체(520)가 판 스프링 형태의 스프링 부재(500)의 상부에 도포되는 경우, 스프링 부재(500)의 하면에 부착된 원통형 마그네트(440)의 누설 자속에 의해 환고리 형상으로 위치하게 된다. 이러한 상부 자성유체(520)는 진동자의 상하 진동시 진동자(400)와 케이스(200)의 직접적인 접촉을 방지하여 접촉시 발생되는 터치음과 충격을 흡수하게 된다.

여기서, 상부 자성유체(520)는 액체 속에 자성분말을 콜로이드 모양으로 안 정하게 분산시킨 다음 중력이나 자기장 등에 의한 자성분말의 침전이나 응집이 생기지 않도록 계면활성제를 첨가한 것으로, 그 예로는 사산화삼철, 철-코발트합금 미분자를 기름 또는 물 속에 분산시킨 것과 최근에는 톨루엔 속에 코발트를 분산시킨 것 등이 있다. 이러한 자성 분말은 0.01~0.02㎛의 초미립자 분말이며, 초미립자 특유의 브라운 운동을 하며, 외부자기장, 중력 원심력 등이 가해져도 유체 속의 자성분말 입자의 농도는 일정하게 유지되는 특성을 갖는다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 선형 진동 장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 진동 장치의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 선형 진동 장치의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 선형 진동 장치

200 : 케이스 300 : 브라켓

320 : 댐퍼부재 340 : 코일

360 : 코일 보호필름 380 : 측면 자성유체

400 : 진동자 420 : 요크

440 : 마그네트 460 : 중량체

500 : 스프링 부재 520 : 상부 자성유체

Claims (5)

1. 내부공간을 구획하는 케이스;

   상기 케이스의 하부에 배치되며, 표면에 코일 보호필름이 설치된 코일이 장착된 브라켓;

   일면이 폐쇄된 중공부가 형성된 요크의 상기 중공부에 수용되는 마그네트 및 상기 요크의 외측에 결합된 중량체를 포함하는 진동자; 및

   상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 진동자가 선형 운동하도록 탄성지지하는 스프링 부재

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 코일 보호필름은 상기 코일의 상면을 포함하여 내주면 및 외주면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 코일 보호필름은 PET 필름 또는 폴리이미드(PI) 필름으로 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 마그네트의 외주면과 상기 요크의 내주면 사이에는 에어갭이 존재하고, 상기 코일은 상기 에어갭의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 마그네트의 외주면에는 상기 마그네트로부터 누설되는 자속에 의해서 위치 고정되는 측면 자성유체가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.

Images