KR101452738B1 - 리니어 모터 - Google Patents

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KR101452738B1
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강승렬
윤금영
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(주)파트론
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Abstract

본 발명은 외부로 유출되는 자기장이 감소되어 다른 소자에 영향을 주지 않는 리니어 모터에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 두께를 최소화하면서도 자기장의 유출을 최소화할 수 있고, 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 조밀해질 뿐만 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 갖는 마그네트를 사용하여야 했다. 이와 같이 강한 자력을 갖는 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 실시예는 리니어 모터로서, 일정크기의 내부공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되고, 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트, 상기 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 상기 코일과 일체로서 진동하는 웨이트를 구비하는 진동자, 상기 진동자 및 상기 케이스의 내측에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재 및 상기 진동자와 결합하며, 상기 코일에 전기신호를 전달하는 기판을 포함하고, 상기 하우징은 상기 하우징의 적어도 일부의 표면에 도금된 1차 도금층 및 상기 1차 도금층의 적어도 일부의 표면에 도금된 2차 도금층을 포함한다.
여기서, 상기 하우징은 일정크기의 내부공간을 형성하며 하부가 개방된 케이스 및 상기 케이스와 결합하여 상기 내부공간을 한정하는 브라켓으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 1차 도금층 또는 2차 도금층 중 선택된 하나는 강자성체일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 리니어 모터로서, 일정크기의 내부공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되고, 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트, 상기 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 상기 코일과 일체로서 진동하는 웨이트를 구비하는 진동자, 상기 진동자 및 상기 케이스의 내측에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재, 상기 진동자와 결합하며, 상기 코일에 전기신호를 전달하는 기판 및 상기 하우징의 외측 일면에 결합하여 접착력을 제공하는 접착부재를 포함하고, 상기 접착부재는 상기 하우징으로부터 유출되는 자력을 차폐하는 차폐층을 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예는 리니어 모터로서, 일정크기의 내부공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되고, 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트, 상기 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 상기 코일과 일체로서 진동하는 웨이트를 구비하는 진동자, 상기 진동자 및 상기 케이스의 내측에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재, 상기 진동자와 결합하며, 상기 코일에 전기신호를 전달하는 기판 및 상기 하우징의 외측 일면에 결합하여 충격을 흡수하는 완충부재를 포함하고, 상기 완충부재는 상기 하우징으로부터 유출되는 자력을 차폐하는 차폐층을 구비할 수 있다.
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 하우징의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터의 효과를 도시한 비교그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모터의 분해 사시도이다.
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 안 된다. 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.
명세서 전체에서, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결" 또는 "결합"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결" 또는 "직접적으로 결합"되어 있는 경우뿐아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전자기적으로 연결" 또는 "전자기적으로 결합"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
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 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 모터(600)의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 리니어 모터(600)의 하우징(100)의 개략적인 분해단면도이다. 도 3은 도 1에 도시한 리니어 모터(600)의 개략적인 분해사시도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 모터(600)는 하우징(100), 마그네트(200), 진동자(300), 탄성부재(400) 및 기판(500)을 포함할 수 있다.
하우징(100)은 일정크기의 내부공간을 형성할 수 있다. 하우징(100)이 형성한 내부공간에는 마그네트(200), 진동자(300), 탄성부재(400) 및 기판(500)이 실장될 수 있다. 통상적으로 하우징(100)은 원통형으로, 원통형의 내부공간을 형성할 수 있다.
하우징(100)은 하우징(100)의 적어도 일부의 표면에 도금된 1차 도금층(113, 133) 및 1차 도금층(113, 133)의 적어도 일부의 표면에 도금된 2차 도금층(115, 135)을 포함할 수 있다.
1차 도금층(113, 133)은 하우징의 메인 바디(111, 131)의 적어도 일부의 표면에 도금될 수 있다. 2차 도금층(115, 135)은 1차 도금층(113, 133)의 적어도 일부의 표면에 도금될 수 있다. 2차 도금층(115, 135)은 1차 도금층(113, 133)의 적어도 일부의 표면뿐만 아니라, 1차 도금층(113, 133)이 형성되지 않은 하우징의 메인 바디(111, 131)의 적어도 일부의 표면에 도금될 수 있다.
하우징(100)은 일정크기의 내부공간을 형성하며 하부가 개방된 케이스(110) 및 케이스(110)와 결합하여 상기 내부공간을 한정하는 브라켓(130)으로 구성될 수 있다.
케이스(110)는 하부가 브라켓(130)과 결합하여 내부공간을 형성할 수 있다. 통상적으로 케이스(110)는 하부가 개방된 원통형일 수 있다.
케이스(110)는 케이스(110)의 주 형상을 형성하는 메인 바디(111), 상기 메인 바디(111)의 표면의 적어도 일부에 도금된 1차 도금층(113) 및 1차 도금층(113)의 표면의 적어도 일부에 도금된 2차 도금층(115)을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예는 메인 바디(111)의 표면 전부에 1차 도금층(113)이 도금되어 있고, 1차 도금층(113)의 전부에 2차 도금층(115)이 도금되어 있다. 그러나 1차 도금층(113)은 메인 바디(111)의 일부 또는 전부에 도금될 수 있고, 2차 도금층(115)은 1차 도금층(113)의 표면의 일부 또는 전부와 1차 도금층(113)이 도금되지 않은 메인 바디(111)가 있다면 그 부분의 일부 또는 전부에 도금될 수 있다.
브라켓(130)은 케이스(110)의 하면과 결합될 수 있다. 따라서 통상적으로 케이스(110)가 하부가 개방된 원통형인 경우, 브라켓(130)의 케이스(110)의 하부에 대응하는 원판형일 수 있다.
브라켓(130)은 브라켓(130)의 주 형상을 형성하는 메인 바디(131), 상기 메인 바디(131)의 표면의 적어도 일부에 도금된 1차 도금층(133) 및 1차 도금층(133)의 표면의 적어도 일부에 도금된 2차 도금층(135)을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예는 메인 바디(131)의 표면 전부에 1차 도금층(133)이 도금되어 있고, 1차 도금층(133)의 전부에 2차 도금층(135)이 도금되어 있다. 그러나 1차 도금층(133)은 메인 바디(131)의 일부 또는 전부에 도금될 수 있고, 2차 도금층(135)은 1차 도금층(133)의 표면의 일부 또는 전부와 1차 도금층(133)이 도금되지 않은 메인 바디(131)가 있다면 그 부분의 일부 또는 전부에 도금될 수 있다.
하우징(100)의 일부가 1차 도금층(113, 133) 및 2차 도금층(115, 135)을 포함하는 것에 있어서, 하우징(100)의 케이스(110) 및 브라켓(130) 중 선택된 하나가 1차 도금층(113, 133) 및 2차 도금층(115, 135)을 포함할 수 있다.
통상적으로, 케이스(110) 및 브라켓(130) 중 후술할 마그네트(200)와 결합되는 것이 1차 도금층(113, 133) 및 2차 도금층(115, 135)을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 마그네트(200)는 브라켓(130)과 결합한다. 따라서 도 1 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 마그네트(200)가 브라켓(130)과 결합하는 경우에 케이스(110)와 브라켓(130) 중 선택된 하나만 두개의 도금층을 갖는다면 브라켓(130)이 두개의 도금층(133, 135)을 가질 수 있다. 이 때, 브라켓(130)뿐만 아니라 케이스(110)도 두 개의 도금층(113, 115)을 가질 수 있고, 이러한 경우 본 발명의 효과인 자기장 차폐 효과는 더욱 증가될 것이다.
하우징(100)에 마그네트(200)가 둘 이상 실장되어, 하나의 마그네트(200)가 브라켓(130)과 결합하고, 다른 하나의 마그네트(200)가 케이스(110)에 결합하는 경우, 케이스(110) 및 브라켓(130) 중 선택된 하나 또는 둘 모두가 두 개의 도금층을 가질 수 있다.
하우징(100)의 1차 도금층(113, 133) 및 2차 도금층(115, 135) 중 선택된 하나는 강자성체일 수 있다. 선택되지 않은 도금층은 강자성체가 아닌 금속으로 도금되는 것이 바람직하다. 강자성체가 아닌 금속으로 도금되는 것은 예를 들면, 상자성체 또는 반자성체 등의 금속이 사용되는 것이 바람직하다.
강자성체와 강자성체가 아닌 금속이 이중으로 도금되면, 강자성체의 도금층이 차폐 플레이트와 유사하게 자력의 유출을 방지할 수 있다.
도 4는 브라켓(130)에 1차 도금층(133) 및 2차 도금층(135)이 형성된 일 실시예의 차폐효과를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 기존 리니어 모터보다 본 발명에 따른 일 실시예의 리니어 모터가 누설 자력이 약 45.4%감소한 것을 알 수 있다.
마그네트(200)는 하우징(100) 내부에 배치되고, 자력을 발생시킨다. 리니어 모터(600)는 마그네트(200)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 통상적으로 마그네트(200)는 브라켓(130)의 상면에 접착제 등을 통해 본딩 방식으로 결합될 수 있다.
진동자(300)는 마그네트(200)와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일(310)과 코일(310)과 일체로서 진동하는 웨이트(weight)(330)를 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)는 결합부재(350)를 통해 결합될 수 있다. 따라서 코일(310)의 내경은 마그네트(200) 및 돌출부의 외경보다 크게 형성될 수 있다. 웨이트(330)의 내경은 코일(310)의 외경과 동일하거나 약간 크게 형성될 수 있다. 웨이트(330)는 진동할 때, 하우징(100)과 접촉되지 않도록 웨이트(330)의 외주면은 하우징(100)의 내주면 보다 작게 형성할 수 있다.
코일(310)은 기판(500)으로부터 특정한 주파수를 갖는 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.
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 갖는 교류의 전기신호를 공급한다. 진동편(510)의 타단은 연결편(530)으로 연장된다.
연결편(530)은 브라켓(130)의 상면에 배치되고, 외부로부터 특정한 주파수를 갖는 교류의 전기신호를 공급받는다. 따라서 연결편(530)의 일단에는 외부와 연결될 수 있는 단자부가 형성될 수 있다.
진동편(510)은 마그네트(200) 접촉되지 않도록, 마그네트(200)의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸도록 설치될 수 있다. 진동편(510)은 마그네트(200)를 둘러싸므로, 원의 일부에 해당하는 형태 또는 원주 방향으로 적어도 하나의 원을 형성하며 선회하는 형태의 형상을 가질 수 있다. 이때 진동편(510)이 일부를 형성하는 원 또는 진동편(510)이 형성하며 선회하는 원의 외경은 마그네트(200)와 접촉되지 않도록 하기 위하여, 마그네트(200)의 측면부의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리니어 모터(700)의 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시한 리니어 모터(700)의 분해사시도이다. 설명의 편의를 위해서 도 5 및 도 6을 참조하여, 제 2 실시예를 제 1 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
제 2 실시예에 따른 리니어 모터(700)는 하우징(100)의 외측 일면에 결합하여 접착력을 제공하는 접착부재(140)를 포함할 수 있다. 접착부재(140)는 리니어 모터(700)를 실장하는데 있어서 필요한 접착력을 제공한다. 통상적으로 양면에 접착제가 도포된 부재가 사용되어 일면은 하우징(100)의 일면에 부착될 수 있고, 타면이 리니어 모터(700)가 실장될 위치에 부착될 수 있다.
접착부재(140)는 접착력을 제공하는 접착층(141)과 하우징(100)으로부터 유출되는 자력을 차폐하는 차폐층(143)을 구비할 수 있다. 도 5 및 도 6에서 도시한 일 실시예는 차폐층(143)이 접착층(141)의 일면에 형성되어있지만, 차폐층(143)은 접착부재(140)의 일면에 형성될 수도 있고, 접착부재(140)의 내부에 형성될 수도 있다. 통상적으로 차폐층(143)은 금속 입자를 포함하는 물질의 층으로 스프레잉 과정 등을 통하여 형성될 수 있다. 차폐층(143)은 하우징(100)으로부터 유출되는 자력을 일정 부분 차폐할 수 있다.
제 3 실시예에 따른 리니어 모터(700)는 하우징(100)의 외측 일면에 결합하여 충격을 흡수하는 완충부재(120)를 포함할 수 있다. 완충부재(120)는 리니어 모터(700)가 진동하는데 있어서 리니어 모터(700)가 다른 소자 등과 마찰하여 마모 또는 이음 등을 발생시키는 것을 감쇄시킬 수 있다. 통상적으로 쿠션이 있는 재질이 사용되어 일면은 하우징(100)의 일면에 부착될 수 있다. 통상적으로 완충부재(120)는 접착부재(140)가 결합된 하우징(100)의 일면의 반대면에 결합될 수 있다.
완충부재(120)는 완충효과를 제공하는 완충층(121)과 하우징(100)으로부터 유출되는 자력을 차폐하는 차폐층(123)을 구비할 수 있다. 도 5 및 도 6에서 도시한 일 실시예는 차폐층(123)이 완충층(121)의 일면에 형성되어있지만, 차폐층(123)은 완충부재(120)의 일면에 형성될 수도 있고, 완충부재(120)의 내부에 형성될 수도 있다. 통상적으로 차폐층(123)은 금속 입자로 형성된 물질의 층으로 스프레잉 과정 등을 통하여 형성될 수 있다. 차폐층(123)은 하우징(100)으로부터 유출되는 자력을 일정 부분 차폐할 수 있다.
100 : 하우징
110 : 케이스 111 : 메인 바디
113 : 1차 도금층 115 : 2차 도금층
120 : 완충 부재
121 : 완충층 123 : 차폐층
130 : 브라켓 131 : 메인 바디
133 : 1차 도금층 135 : 2차 도금층
140 : 접착 부재
141 : 접착층 143 : 차폐층
200 : 마그네트
300 : 진동자
310 : 코일 330 : 웨이트
400 : 탄성 부재
500 : 기판

Claims (5)

  1. 리니어 모터로서,
    일정크기의 내부공간을 형성하며 하부가 개방된 케이스;
    상기 케이스와 결합하여 상기 내부공간을 한정하는 브라켓;
    상기 케이스 또는 상기 브라켓 중 선택된 어느 하나 또는 둘과 결합되고, 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트;
    상기 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 상기 코일과 일체로서 진동하는 웨이트를 구비하는 진동자;
    상기 진동자 및 상기 케이스와 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및
    상기 진동자와 결합하며, 상기 코일에 전기신호를 전달하는 기판을 포함하되,
    상기 케이스 또는 상기 브라켓 중 상기 마그네트와 결합된 것의 적어도 일부의 표면에 도금된 1차 도금층 및 상기 1차 도금층의 적어도 일부의 표면에 도금된 2차 도금층을 포함하는 리니어 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 또는 상기 브라켓 중 상기 마그네트와 결합되지 않은 것의 적어도 일부의 표면에 도금된 1차 도금층 및 상기 1차 도금층의 적어도 일부의 표면에 도금된 2차 도금층을 포함하는 리니어 모터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 브라켓의 적어도 일부의 표면에 도금된 2차 도금층 및 상기 케이스의 적어도 일부의 표면에 도금된 2차 도금층은 서로 맞닿는 리니어 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 도금층 또는 2차 도금층 중 선택된 하나는 강자성체이고, 다른 하나는 상자성체 또는 반자성체인 리니어 모터.









  5. 삭제
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KR101055562B1 (ko) * 2010-12-30 2011-08-08 삼성전기주식회사 선형진동모터

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