KR101452737B1

KR101452737B1 - 리니어 모터

Info

Publication number: KR101452737B1
Application number: KR1020120125159A
Authority: KR
Inventors: 강승렬; 윤금영; 김종태
Original assignee: (주)파트론
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-10-23
Also published as: KR20140071523A

Abstract

본 발명은 외부로 유출되는 자기장이 감소되어 다른 소자에 영향을 주지 않는 리니어 모터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 리니어 모터에 의하면, 두께를 최소화하면서도 자기장의 유출을 최소화할 수 있고, 또한, 진동자의 변위를 유지함으로써 적절한 진동량을 유지할 수 있다.

Description

리니어 모터{LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로 유출되는 자기장이 감소되어 다른 소자에 영향을 주지 않는 리니어 모터에 관한 것이다.

최근 터치스크린 방식을 채용한 개인휴대단말기에 있어서, 별도의 스타일러스 펜을 구비하고, 스타일러스 펜에 마그네트를 장착하여, 스타일러스 펜의 접근을 감지할 수 있는 개인휴대단말기가 출시되고 있다. 이러한 방식으로 스타일러스 펜의 접근 여부를 판단하는 것은 자력의 세기를 감지해야 하므로 주변의 다른 자기장에 매우 민감하다.

그러나 최근 사용자의 편의성 및 미관상의 이유로 개인휴대단말기가 슬림화되고 있어, 내부에 실장되는 부품들의 배치가 조밀해질뿐만 아니라 각 부품들도 소형화되고 있어 자기장의 간섭 문제가 발생할 수 있다.

특히, 진동 모터는 코일과 마그네트의 상호적인 작용을 통해 전기적 에너지를 기계적인 진동으로 변환하는 부품이다. 최근에는 빠른 응답성과 긴 수명을 이유로 종전에 통용되었던 회전 진동 모터 대신에 선형 진동 모터를 일반적으로 사용하고 있다. 선형 진동 모터에 대한 종래 기술로 대한민국 등록특허 10-1046003(2011.06.27) 및 10-1055562(2011.08.02)에 상세하게 개시되어 있다.

선형 진동 모터는 내부에 탄성체와 결합된 진동자가 공진주파수에 맞춰서 상하로 공진하면서 진동을 생성한다. 이는 상하 방향의 공진 변위를 확보하여야 하므로, 두께를 줄이기 위해서는 상대적으로 강한 자력을 가지는 마그네트를 사용하여야 했다. 이와 같이 강한 자력을 가지는 마그네트를 사용함에 따라 다른 부품, 특히 스타일러스 펜의 마그네트와 자기장의 간섭이 발생하게 되는 문제점이 발생하였다.

따라서, 일정 수준 이상의 진동량을 확보하면서 두께가 얇고, 외부로 자기장이 유출되지 않는 진동 모터의 연구가 시급한 실정이다.

본 발명의 목적은 두께가 얇으면서도, 외부로 유출되는 자기장을 감소시킬 수 있는 진동 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따른 리니어 모터는 일정크기의 내부공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상면과 하면을 관통하고, 내부에 충진제가 충진되어 있는 관통홀을 가지며, 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트, 상기 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 상기 코일과 일체로서 진동하는 웨이트를 구비하는 진동자, 상기 진동자 및 상기 하우징의 내측에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재, 상기 진동자와 결합하며, 상기 코일에 전기신호를 전달하는 기판 및 상기 마그네트의 하부면과 결합하여 상기 관통홀의 일측을 밀폐하고, 상부면에 상기 관통홀의 내주면과 결합하는 고정돌기를 구비하는 플레이트를 포함한다.

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본 발명에 따른 리니어 모터에 의하면, 두께를 최소화하면서도 자기장의 유출을 최소화할 수 있다.

또한, 진동자의 변위를 유지함으로써 적절한 진동량을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터의 절개사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터 일부분의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터의 단면도이다.

하기 설명에서는 설명되는 실시예들의 기초 개념을 잘 이해하기 위해 많은 특정 세부 사항이 제시된다. 그러나, 당업자라면 설명된 실시예들이 이러한 특정 세부 사항의 일부 또는 전부가 없더라도 실시될 수 있음을 잘 알 것이다. 다른 경우에, 잘 알려져 있는 구성요소에 대해서는 본 발명의 기본 개념을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 설명하지 않았다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

본 명세서에서 각 실시예에 대한 첨부된 각 도면들의 참조번호를 부여하는데 있어서, 동일한 구성요소에 대하여는 다른 도면에 표시되더라도 가능한 동일한 번호를 부여하였고, 유사하거나 유사한 기능을 수행하는 구성요소에 대하여는 가능한 유사한 번호를 부여하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 리니어 모터(600)의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 리니어 모터(600)의 개략적인 분해사시도이다. 도 3은 도 1에 도시한 리니어 모터(600)의 개략적인 절개사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 모터(600)는 하우징(100), 마그네트(200), 진동자(300), 탄성부재(400) 및 기판(500)을 포함할 수 있다.

하우징(100)은 케이스(110)와 브라켓(130)으로 구성될 수 있다.

케이스(110)는 일정크기의 내부공간을 형성하며 하부가 개방된 형태를 가질 수 있다. 케이스(110)의 개방된 하부는 후술할 브라켓(130)과 결합하여 밀폐될 수 있다. 브라켓(130)과의 결합에 의하여 케이스(110)가 형성한 내부공간이 한정된다.

통상적으로 케이스(110)는 하부가 개방된 원통형 형상일 수 있다. 케이스(110)의 측벽부는 그 측벽부의 일부에 후술할 기판의 연결편(530)이 외부로 노출될 수 있는 개구부(opening)를 구비할 수 있다.

브라켓(130)은 케이스(110)의 하면과 결합하여 내부공간을 한정할 수 있다. 브라켓(130)은 케이스(110)의 하면과 결합하므로, 그 형상이 케이스(110)의 개방된 하면과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 통상적으로 케이스(110)가 하부가 개방된 원통형 이므로, 통상적으로 브라켓(130)의 원판형일 수 있다.

브라켓(130)은 케이스(110)의 개구부에 대응하는 위치에서 결합될 수 있고, 연결편(530)이 그 상부에 배치될 수 있는 지지편(131)을 구비할 수 있다.

상술한 것과는 다르게, 브라켓(130)이 내부공간을 형성하고, 케이스(110)가 브라켓(130)의 개방된 일면을 밀폐하여 내부공간을 한정하는 형태도 가능하다. 또한, 케이스(110)와 브라켓(130)은 일체로 형성될 수도 있다.

케이스(110)와 브라켓(130)에 의해서 형성된 하우징(100)의 내부공간에는 후술할 마그네트(200), 진동자(300), 탄성부재(400) 및 기판(500)이 실장될 수 있다.

특히, 마그네트(200)는 하우징(100)의 내부면에 결합될 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 마그네트(200)는 하우징(100)의 하부면에 결합되었으나, 상부면에 결합되는 것도 가능하다.

하우징(100)은 마그네트(200)가 하우징(100)의 내부에 결합될 때, 마그네트(200)를 고정하며 결합할 수 있는 고정돌기(150)를 가질 수 있다. 고정돌기(150)는 마그네트(200)의 외주면의 적어도 일부와 결합하는 외주면 고정돌기(151)와 후술할 마그네트(200)의 관통홀(210)의 내주면의 적어도 일부와 결합하는 관통홀 고정돌기(153)가 있을 수 있다.

고정돌기(150)는 하우징(100)에서 하우징(100)의 내측으로 수직하게 돌출되어 연장될 수 있다.

외주면 고정돌기(151)는 마그네트(200)의 외주면의 적어도 일부와 결합할 수 있도록 마그네트(200)의 외주면의 외경에 대응하는 내경을 가지는 환형(ring shape)의 돌출돌기 또는 환형의 일부를 이루는 호형(arc shape)의 돌출돌기일수 있다.

관통홀 고정돌기(153)는 외주면 고정돌기(151)과 동일한 형상을 가지지만, 그 외경이 관통홀(210)의 내경과 대응할 수 있다.

고정돌기(150)는 마그네트(200)가 견고하게 결합될 수 있고, 제조 공정 시 마그네트의 결합위치를 결정하기 용이하게 한다.

도 4는 본 발명에 따른 리니어 모터(600)의 마그네트(200)가 결합된 것과 충진제(230)가 충진된 것을 도시한 사시도이다.

마그네트(200)는 하우징(100)의 내부에 배치되고, 관통홀(210)을 가지며, 자력을 발생시킬 수 있다. 본 발명의 리니어 모터(600)는 마그네트(200)를 적어도 하나 포함할 수 있다.

마그네트(200)는 통상적으로 원주형으로 형성될 수 있다. 또한, 관통홀(210)은 마그네트(200)의 상면과 하면을 관통할 수 있다.

도 4를 참조하면, 관통홀(210)의 내부에 충진제(230)가 충진될 수 있다. 충진제(230)는 관통홀(210)의 전부에 충진될 수 있고, 또는 관통홀(210)과 관통홀 고정돌기(153)가 결합하는 부분에만 충진될 수 있다.

충진제(230)는 접착력을 가지는 수지일 수 있다. 또한, 충진제(230)는 자성을 가지는 자성유체일 수 있고, 자성을 가지지 않는 에폭시 등의 비자성체일 수도 있다.

도 8은 관통홀(210)이 있는 마그네트(200)의 누설자력 비교데이터이다. 도 8을 참조하면, 마그네트(200)에 직경이 다른 관통홀(210)을 형성하면, 누설자력이 최대 약 70% 정도 감소함을 알 수 있다.

진동자(300)는 마그네트(200)와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일(310)과 코일(310)과 일체로서 진동하는 웨이트(weight)(330)을 구비할 수 있다. 진동자(300)는 탄성부재(400)와 결합하여 탄성력을 제공받아 진동한다.

코일(310)은 중심부에 마그네트(200)가 관통되는 환형(ring shape)으로 형성될 수 있으며, 웨이트(330)는 코일(310)의 외주면에 결합될 수 있는 환형으로 형성될 수 있다. 코일(310)과 웨이트(330)은 결합부재(350)를 통해 결합될 수 있다. 따라서 코일(310)의 내경은 마그네트(200)의 외경보다 크게 형성될 수 있다. 웨이트(330)의 내경은 코일(310)의 외경와 동일하거나 약간 크게 형성될 수 있다. 웨이트(330)는 진동할 때, 하우징(100)과 접촉되지 않도록 웨이트(330)의 외주면은 하우징(100)의 내주면보다 작게 형성될 수 있다.

코일(310)은 기판(500)으로부터 특정한 주파수를 가지는 교류의 전기신호를 공급받을 수 있다. 교류의 전기신호를 공급받은 코일(310) 및 웨이트(330)는 마그네트(200)와 상호작용으로 특정한 고유진동수로 진동하게 된다.

웨이트(330)는 코일(310)과 함께 진동하는 진동자(300)를 이룰 수 있다. 웨이트(330)는 진동자(300)의 질량을 높임으로써 공진진동수를 조절하고, 진동량을 조절할 수 있다.

탄성부재(400)는 진동자(300) 및 하우징(100)의 내측에 결합하여 탄성력을 제공할 수 있다. 탄성부재(400)의 일측은 하우징(100)의 내측에 결합할 수 있다. 탄성부재(400)의 타측은 진동자(300)와 결합할 수 있다.

탄성부재(400)는 예를 들면, 코일스프링 또는 판스프링일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

기판(500)은 진동자(300)와 결합하며, 코일(310)에 전기신호를 전달한다. 기판(500)은 진동자(300)와 결합하여 일체로서 진동하는 진동편(510)과 진동편(510)에서 연장되어 외부와 연결되는 연결편(530)으로 구성된다.

진동편(510)은 진동자(300)와 결합하여 일체로서 진동할 수 있도록 유연한(flexible) 재질 또는 탄성력 있는 재질일 수 있다. 예를 들면, 연성회로기판(FPCB ; Flexible Printed Circuit Board)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

진동편(510)의 일단은 진동자(300)와 결합하여 코일(310)에 특정한 주파수를 가지는 교류의 전기신호를 공급한다. 진동편(510)의 타단은 연결편(530)으로 연장된다.

연결편(530)은 브라켓(130)의 지지편(131) 상면에 배치되고, 외부로부터 특정한 주파수를 가지는 교류의 전기신호를 공급받는다. 따라서 연결편(530)의 일단에는 외부와 연결될 수 있는 단자부가 형성될 수 있다.

연결편(530)은 마그네트(200)와 접촉되지 않고, 마그네트(200)의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸는 환형(ring shape) 또는 호형(arc shape)으로 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터(600)의 단면도를 도시한 것이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터(600)의 분해사시도를 도시한 것이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터(600)의 일부에 대한 단면도를 도시한 것이다.

도 5 내지 7을 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 모터(600)는 마그네트(200)와 결합하는 적어도 하나의 플레이트(251, 253)를 더 포함할 수 있다. 플레이트(251, 253)는 마그네트(200)와 결합된 위치에 따라 상부 플레이트(251) 및 하부 플레이트(253)가 있을 수 있다. 플레이트(251, 253)는 상부 플레이트(251) 및 하부 플레이트(253) 중 적어도 하나가 마그네트(200)와 결합될 수 있다. 플레이트(251, 253)는 마그네트(200)의 적어도 일면과 결합하여 관통홀(210)의 일측을 밀폐할 수 있다.

플레이트(251, 253)는 코일(310)을 거친 자속이 원활하게 마그네트(200)로 흐르도록 한다. 플레이트(251, 253)는 자성물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 플레이트(251,253)와 마그네트(200)는 자성유체를 이용하여 결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

플레이트(251, 253)가 마그네트(200)에 결합되는 경우에도 마그네트(200)의 관통홀에는 충진제(230)가 충진될 수 있다.

하부 플레이트(253)가 마그네트(200)의 하부면에 결합되는 경우에는 하우징(100)에 관통홀 고정돌기(153)가 형성되지 못할 수 있다.

마그네트(200)의 하부면과 결합되는 하부 플레이트(253)는 상부면에 관통홀(210)의 내주면과 결합하는 관통홀 고정돌기(153)를 구비할 수 있다. 하부 플레이트(253)에 구비된 관통홀 고정돌기(153)는 마그네트(200)의 관통홀(210)에 삽입되어 마그네트(200)를 고정시킬 수 있다. 관통홀 고정돌기(153)와 관통홀(210)의 표면은 충진제(230)에 의하여 결합될 수 있다.

100 : 하우징
110 : 케이스 130 : 브라켓
151 : 외주면 고정돌기 153 : 관통홀 고정돌기
200 : 마그네트
210 : 관통홀 230 : 충진제
251 : 상부 플레이트 253 : 하부 플레이트
300 : 진동자
310 : 코일 330 : 웨이트
400 : 탄성부재
500 : 기판
510 : 진동편 530 : 연결편

Claims

일정크기의 내부공간을 형성하는 하우징;
상기 하우징의 내부에 배치되고, 상면과 하면을 관통하고, 내부에 충진제가 충진되어 있는 관통홀을 가지며, 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트;
상기 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 상기 코일과 일체로서 진동하는 웨이트를 구비하는 진동자;
상기 진동자 및 상기 하우징의 내측에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재;
상기 진동자와 결합하며, 상기 코일에 전기신호를 전달하는 기판; 및
상기 마그네트의 하부면과 결합하여 상기 관통홀의 일측을 밀폐하고, 상부면에 상기 관통홀의 내주면과 결합하는 고정돌기를 구비하는 플레이트를 포함하는
리니어 모터.
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