KR102407449B1 - 진동 발생기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대폰, PDA, 휴대용 게임기 등에 장착되어 진동을 발생하여 사용자에게 촉감을 통하여 신호를 전달하는 진동 발생기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정자에 대향하여 전자기력에 의하여 수평으로 이동되는 진동자를 지지하도록 케이스에 고정되는 탄성체에 대하여 비교적 탄성계수가 낮은 고무 또는 실리콘을 사용하여 고유 주파수에 의한 주파수 민감도를 낮춰 부품 및 부품의 조립간에 발생하는 여러 오차를 감소시킴으로써 대량 생산 등에서 제품간의 고유 주파수 편차가 작아 제품을 만드는 제조 비용 등을 현저하게 낮출 수 있고, 또한 탄성체를 강판이나 강선 등을 사용하지 않고 고무 또는 실리콘으로 된 탄성체를 이용하여 단순 조립에 의해 구조물을 완성할 수 있어 제조 설비 및 공임이 저감되어 생산성을 향상할 수 있는 진동 발생기에 관한 것이다.

Description

진동 발생기{Linear Vibrator}
본 발명은 휴대폰, PDA, 휴대용 게임기 등에 장착되어 진동을 발생하여 사용자에게 촉감을 통하여 신호를 전달하는 진동 발생기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정자에 대향하여 전자기력에 의하여 수평으로 이동되는 진동자를 지지하도록 케이스 또는 베이스에 고정되는 탄성체에 대하여 비교적 탄성계수가 낮은 고무 또는 실리콘을 사용하여 고유 주파수에 의한 주파수 민감도를 낮춰 부품 및 부품의 조립간에 발생하는 여러 오차를 감소시킴으로써 대량 생산 등에서 제품간의 고유 주파수 편차가 작아 제품을 만드는 제조 비용 등을 현저하게 낮출 수 있고, 또한 탄성체를 강판이나 강선 등을 사용하지 않고 고무 또는 실리콘으로 된 탄성체를 이용하여 단순 조립에 의해 구조물을 완성할 수 있어 제조 설비 및 공임이 저감되어 생산성을 향상할 수 있는 진동 발생기에 관한 것이다.
종래에는 휴대폰, PDA, 휴대용 게임기 등에 장착되어 진동을 발생하여 사용자에게 촉감을 통하여 신호를 전달하는 진동 발생기에 대하여 편질량을 사용한 회전기기를 사용한 바 있고, 근래에는 구조물이 가지고 있는 고유 주파수와 가진 주파수를 일치시켜 진동력을 극대화시키는 선형 진동 발생기가 개발되었다.
최근에 개발된 선형 진동 발생기는 박형의 구조를 가지면서도 진동력이 큰 수평 진동형 진동 발생기를 제공하는 기술인데, 본 출원인이 특허 출원한 특허출원 제10-2010-0090230호, 제10-2011-0019823호, 제10-2012-0124255호, 제10-2013-0089911호 등으로 제안한 바 있다.
상기 진동 발생기들은 케이스 내부에 설치되는 웨이트로 구성된 진동자와 'ㄷ'자 형상으로 되어 상기 웨이트를 감싸면서 일단부가 상기 웨이트에 고정 설치되고 타단부는 상기 케이스에 고정 설치된 금속으로 된 탄성체 등을 설치하고 상기 탄성체의 고유 진동수와 동일한 주파수로 된 전자기력을 가진하여 발생되는 공진 현상을 이용하여 수평 진동을 얻게 한 것인데, 상기 탄성체의 고유 주파수와 전자기력을 가진된 가진 주파수가 일치하여야만 진동이 극대화되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 탄성체는 강판이나 강선으로 만들어진 판 스프링이나, 코일 스프링을 사용하고 있어 제품간의 형상 차 등의 아주 작은 차이에서도 고유 주파수가 변화되어 목적하는 고유 주파수와 가진 주파수를 일치시키는 데에는 어려움이 있었다..
이로 인하여 대량 양산을 위해 상기 탄성체에 대하여 고유 주파수를 일정하게 가지는 등의 성질을 일정하게 제작하는 것은 매우 어렵고 또한 높은 제조비용이 필요한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 그 목적은 휴대폰, PDA, 휴대용 게임기 등에 장착되어 진동을 발생하여 사용자에게 촉감을 통하여 신호를 전달하기 위하여 내부에 일정 공간이 형성된 케이스와 상기 케이스 내부에 구비되고 전류가 흐르는 코일을 포함하는 고정자와 상기 케이스 내부에 구비되고 상기 고정자에 대향하여 전자기력에 의하여 수평으로 이동되는 진동자 등으로 구성된 진동 발생기에서 상기 진동자를 지지하도록 케이스 또는 베이스에 고정되는 탄성체에 대하여 비교적 탄성계수가 낮은 고무 또는 실리콘을 사용하여 고유 주파수에 의한 주파수 민감도를 낮춰 부품 및 부품의 조립간에 발생하는 여러 오차를 감소시킴으로써 대량 생산 등에서 제품간의 고유 주파수 편차가 작아 제품을 만드는 제조 비용 등을 현저하게 낮출 수 있고, 또한 탄성체를 강판이나 강선 등을 사용하지 않고 고무 또는 실리콘으로 된 탄성체를 이용하여 단순 조립에 의해 구조물을 완성할 수 있어 제조 설비 및 공임이 저감되어 생산성을 향상할 수 있는 진동 발생기를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진동 발생기는, 내부에 일정 공간이 형성된 케이스와, 상기 케이스 내부에 구비되고 전류가 흐르는 코일을 포함하는 고정자와, 상기 케이스 내부에 구비되고 상기 고정자에 대향하여 전자기력에 의하여 수평으로 이동되는 진동자와, 상기 케이스의 개방된 일면을 커버하는 베이스와, 상기 진동자를 지지하도록 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정되는 탄성체가 포함되고, 상기 탄성체는 고무 또는 실리콘으로 된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 진동자가 마그네트와 상기 마그네트를 부착하고 있는 자성체판을 포함하여 구성되고, 상기 탄성체는 상기 자성체판의 양측면에 각각 위치하여 상기 자성체판과 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 탄성체가 동일 형상으로 된 2개로 구성되어 상기 자성체판의 양측면에 각각 위치하고, 상기 각 탄성체는 상기 진동자의 운동방향과 직교 방향으로 연장되는 연장부와 상기 연장부의 양단부에 수직방향으로 돌출된 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부는 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정하기 위한 조립부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 자성체판의 양측면에 각각 상기 탄성체와 고정 결합되도록 벤딩된 기립부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 탄성체가 상기 연장부가 신축 가능하여 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정되기 위해 상기 연장부가 늘어나 조립될 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 진동자가 웨이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 케이스 또는 상기 베이스의 일면에 다수개의 상향 돌출 형성된 포스트를 구비하고, 상기 탄성체에 형성된 조립부가 상기 다수개의 포스트에 삽입되어 상기 탄성체가 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 베이스의 일면 일부에 요철이 형성된 요철부를 구비하고, 상기 요철부의 상부에 코일을 고정 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 조립부가 상기 케이스 또는 상기 베이스에 구비된 다수개의 포스트에 삽입 가능한 결합공이 형성되고, 상기 결합공의 단면 형상은 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 탄성체가 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정되기 위해 신축 가능한 구조를 가지고, 상기 탄성체와 고정 결합된 상기 자성체판의 기립부는 상기 탄성체가 신장되어 상기 케이스 또는 상기 베이스에 조립될 때 그 측면이 상기 탄성체와 접촉되지 않는 면을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 진동 발생기는 고정자에 대향하여 전자기력에 의하여 수평으로 이동되는 진동자를 지지하도록 케이스 또는 베이스에 고정되는 탄성체에 대하여 비교적 탄성계수가 낮은 고무 또는 실리콘을 사용함으로써, 종래 강판이나 강선으로 이루어진 탄성체보다 상기 진동자의 고유 주파수에 의한 주파수 민감도를 낮출 수 있어 대량 생산에 있어서 부품 및 부품의 조립간에 발생하는 여러 오차에 의해 발생하는 제조비를 현저히 저감 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 탄성체를 강판이나 강선 등을 사용하지 않고 고무 또는 실리콘으로 된 탄성체를 이용함으로써, 단순 조립에 의해 구조물을 완성할 수 있어 제조 설비 및 공임이 저감되어 생산성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 베이스의 일면 일부에 요철이 형성된 비자성체 요철부를 구비하여 상기 요철부의 상부에 코일이 고정 설치되게 함으로써, 상기 베이스가 자성체로 하더라도 상기 진동자와 상기 베이스간에 자력에 의한 진동력 저감을 해소하고, 상기 베이스가 비자성체 재료로 되는 것으로 인한 자기 누설에 의한 진동력 저감을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진동 발생기 일 실시예의 분해 사시도
도 2는 본 발명에 따른 진동 발생기가 조립이 완성된 상태의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 진동발생기를 설명하기 위해 케이스를 제거한 상태의 도면
도 4는 본 발명에 따른 진동발생기를 설명하기 위해 케이스와 베이스 등을 제거한 상태의 도면
도 5의 (a)는 본 발명에 따른 진동발생기의 탄성체를 도시한 도면이고, 도 5의 (b)는 본 발명에 따른 진동발생기의 자성체판을 도시한 도면
도 6의 (a)는 본 발명의 일실시예에서 포스트가 케이스에 구비된 것을 도시한 도면이고, 도 6의 (b)는 본 발명의 다른 실시예에서 포스트가 베이스에 구비된 것을 도시한 도면
도 7은 본 발명에서 자성체판의 양측에 탄성체가 설치된 상태의 도면
이하, 본 발명에 따른 진동 발생기에 대하여 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 진동 발생기는 휴대폰, PDA, 휴대용 게임기 등에 장착되어 진동을 발생하여 사용자에게 촉감을 통하여 신호를 전달하는 진동 발생기에 관한 것으로서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 내부에 일정 공간이 형성된 케이스(10)와, 상기 케이스(10) 내부에 구비되고 전류가 흐르는 코일(40) 등으로 구성된 고정자와, 상기 케이스(10) 내부에 구비되고 상기 고정자에 대향하여 전자기력에 의하여 수평으로 이동되는 진동자(20)와, 상기 케이스(10)의 개방된 일면을 커버하는 베이스(50)와, 상기 진동자(20)를 지지하도록 상기 케이스(10) 또는 상기 베이스(50)에 고정되는 탄성체(30) 등으로 구성되고, 상기 탄성체(30)는 금속제 탄성체에 대하여 비교적 탄성계수가 낮은 고무 또는 실리콘으로 구성한다.
상기 고정자는 외부로부터 전기신호가 인가되는 코일(40)과 상기 코일(40)의 하부, 즉 상기 베이스의 상면에 설치된 회로 패턴이 설치된 FPC(Flexible Printed Circuit, 52) 등으로 구성되고, 또한 상기 코일(40)은 내부공간이 형성되며 그 내부 공간에 코어(미도시)를 설치하거나 생략할 수 있다.
상기 진동자(20)는 상기 코일(40)에 일정 간격을 두고 대향되게 배치되어 외부로부터 전기신호가 인가된 상기 코일(40)과의 상호 작용에 의하여 발생된 전자기력에 의하여 수평으로 운동하는 것으로서, 상기 코일(40)과 직접적으로 상호작용을 하는 마그네트(22)와 자성체로 되어 상기 마그네트(22)의 하부에서 자력으로 부착되는 자성체판(21) 등으로 구성한다. 여기에서 진동량을 좀 더 크게 하기 위하여 상기 마그네트(22)과 상기 자성체판(21)에 웨이트(24)를 추가하여 진동량을 향상 시킬 수도 있다. 상기 마그네트(22)는 2개로 구성할 수 있고 이 경우 상기 자성체판(21)과 인접하는 마그네트에 대하여 자성체로 된 백요크(23)로 대체하여 설치할 수 있다. 상기 웨이트(24)는 내부에 관통부를 형성하여 상기 관통부에 상기 마그네트(22)가 삽입 설치되고, 또 백요크(23)가 설치되는 경우 백요크(23)도 삽입 설치되는 구조로 할 수 있다.
상기 탄성체(30)는 동일 형상으로 된 2개로 구성되고 상기 자성체판(21)의 양측면에 각각 위치하여 상기 자성체판(21)과 고정 설치되어 있다. 이 경우 상기 탄성체(30)는 사출 성형 하거나 프레스로 가압하는 등으로 하여 상기 자성체판(21)과 일체로 형성되게 할 수 있다.
상기 탄성체(30)는 도 4 및 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 진동자(20)의 운동방향과 직교 방향으로 연장되는 연장부(31)와 상기 연장부(31)의 양단부에 수직방향으로 돌출된 돌출부(32)가 형성되어 있다. 도 5에서 보여지는 바와 같이 상기 돌출부(32)에는 베이스(50)에 구비된 포스트(60)에 삽입되어 상기 베이스(50)에 고정되는 결합공이 구비된 조립부(33)가 형성되어 있다.
상기 탄성체(30)는 추가적인 열처리를 거쳐 사용할 수 있는데, 그 추가적인 열처리 조건은 100~200℃의 고온의 오븐에서 1시간 이상을 보관시킨 후 사용하는 것으로 할 수 있다.
각각 상기 탄성체(30)의 연장부(31)의 특정 위치(대략 중간 부분)에 형성된 홈 형상의 결합부(31a)가 형성되고, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 자성체판(21)의 양측면에는 벤딩되어 상부로 기립된 기립부(21a)가 형성되어, 상기 홈 형상의 결합부(31a)에 상기 기립부(21a)가 삽입되게 하여 상기 탄성체(30)이 상기 자성체판(21)에 고정 결합된다.
또한, 상기 탄성체(30)의 상기 연장부(31)가 신축 가능하여 상기 탄성체(30)를 상기 케이스(10) 또는 상기 베이스(50)에 고정되기 위해 상기 연장부(31)가 늘어나 조립 가능하게 한다.
상기와 같이 상기 탄성체(30)를 비교적 탄성계수가 낮은 고무 또는 실리콘을 사용함으로써, 종래 강판이나 강선으로 이루어진 탄성체보다 상기 진동자의 고유 주파수에 의한 주파수 민감도를 낮출 수 있어 대량 생산에서도 부품 및 부품의 조립간에 발생하는 여러 오차에 의해 발생하는 제조비를 현저히 저감 시킬 수 있는 이점이 있다.
상기 탄성체(30)의 조립부(33)가 삽입되어 고정되는 상기 포스트(60)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 케이스(10)의 바닥면에 다수개(4개)가 상향 돌출 형성되어 상기 케이스(10)에 형성된 포스트(60)에 의하여 상기 탄성체(30)를 상기 케이스(10)에 고정 결합하게 할 수 있고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 베이스(50)의 상면에 다수개(4개)가 상향 돌출 형성되어 상기 베이스(50)에 형성된 포스트(60)에 의하여 상기 탄성체(30)를 상기 베이스(50) 고정 결합하게 할 수 있다. 다른 실시예로 상기 포스트(60)는 상기 케이스(10)와 상기 베이스(50)에 각각 분리하여 모두 설치하게 할 수도 있다.
상기 케이스(10) 또는 상기 베이스(50)에 구비된 포스트(60)에 삽입되는 상기 탄성체(30)의 조립부(33)는 상기 포스트(60)에 삽입 가능한 결합공을 가지며, 상기 결합공의 단면 형상은 원형 또는 다각형 등으로 할 수 있다.
상기 탄성체(30)는 상기 케이스(10) 또는 상기 베이스(50)에 고정되기 위해 신축 가능한 구조를 가지고, 상기 자성체판(21)의 기립부(21a)와 고정 결합된다. 도 7에 도시된 바와 같이 상기 탄성체(30)가 신장되어 상기 케이스(10) 또는 상기 베이스(50)에 구비된 포스트(60)에 삽입되어 조립될 때 상기 탄성체(30)의 연장부(31)가 신장됨에 따라 상기 연장부(31)에 형성된 결합부(31a)와 상기 자성체판(21)의 기립부(21a)의 측면 간에　접촉되지 않는 면을 형성할 수 있다.
상기와 같이 자성체판(21)의 기립부(21a)의 측면이 상기 탄성체(30)의 연장부(31)에 형성된 결합부(31a)와 접촉되지 않는 면을 가지게 하기 위하여 인위적으로 조립 과정에서 상기 자성체판(21)을 고정하고 상기 연장부(31)를 당겨 접착을 떨어뜨린 후 사용할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가진 진동발생기가 진동하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
상기 케이스(10) 내부에 자성체판(21) 및 마그네트(22)가 상기 탄성체(30)의 연장부(31)에 의해 지지되고 상기 케이스(10) 또는 상기 베이스(50)에 상향 돌출 형성된 다수개의 포스트(60)에 상기 탄성체(30)에 구비된 조립부(33)가 결합되어 상기 케이스(10) 내부에 일정 간격을 가지고 운동 할 수 있도록 고정되게 된다.
상기 마그네트(22)에 대향되어 일정 간격을 가지고 고정된 코일(40)에 교번하는 외부전기 신호가 흐를 시에 상기 마그네트(22) 및 상기 코일(40)의 상호 작용으로 상기 마그네트(22)는 좌우 방향으로 운동하려고 하고, 상기 마그네트(22)와 부착 고정된 상기 자성체판(21)도 운동하려고 한다.
이때 상기 자성체판(21)에 고정 결합된 탄성체(30)가 상기 포스트(60)에 운동이 가능하도록 고정되어 있어 결과적으로는 상기 탄성체(30)가 신축하여 운동하는 형태로 좌우로 움직이게 된다.
상기와 같은 움직임은 상기 코일(40)에 인가되는 전류량을 크기 및 시간을 조정하여 원하는 진동을 얻을 수 있다.
상기와 같이 발생되는 진동량을 좀 더 크게 하기 위해서는 상기 마그네트(22) 및 상기 자성체판(21)의 일부에 웨이트(24)를 추가하여 진동량을 향상시킬 수도 있다.
한편, 상기 베이스(50)의 일면 일부에 요철이 형성된 비자성체 요철부(51)를 구비하여 상기 요철부(51)의 상부에 상기 코일(40)이 고정 설치되게 한다. 이로 인하여 상기 베이스(50)를 자성체로 하더라도 상기 진동자(20)와 상기 베이스(50)간에 자력에 의한 진동력 저감을 해소하고, 상기 베이스(50)가 비자성체 재료로 되는 것으로 인한 자기 누설에 의한 진동력 저감을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 케이스 20: 진동자
21: 자성체판 21a: 기립부
22: 마그네트 23: 백요크
24: 웨이트 30: 탄성체
31: 연장부 31a: 결합부
32: 돌출부 33: 조립부
40: 코일 50: 베이스
51: 요철부 52: FCB
60: 포스트

Claims (10)

  1. 내부에 일정 공간이 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 구비되고 전류가 흐르는 코일을 포함하는 고정자와, 상기 케이스의 내부에 구비되고 상기 고정자에 대향하여 전자기력에 의하여 수평으로 이동되는 진동자와, 상기 케이스의 개방된 일면을 커버하는 베이스와, 상기 진동자를 지지하도록 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정되는 탄성체가 포함되고,
    상기 탄성체는 고무 또는 실리콘으로 되고,
    상기 베이스의 일면 일부에 요철이 형성된 비자성체 요철부를 구비하고,
    상기 요철부의 상부에 코일이 고정되되,
    상기 진동자는 마그네트와 상기 마그네트를 부착하고 있는 자성체판을 포함하여 구성되고,
    상기 자성체판의 양측면에는 각각 상기 탄성체와 고정 결합되도록 벤딩된 기립부가 형성되고,
    상기 탄성체는 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정되기 위해 신축 가능한 구조를 가지고,
    상기 탄성체와 고정 결합된 상기 자성체판의 기립부는 상기 탄성체가 신장되어 상기 케이스 또는 상기 베이스에 조립될 때 그 측면이 상기 탄성체와 접촉되지 않는 면을 가지는 것을 특징으로 하는 진동 발생기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 자성체판의 양측면에 각각 위치하여 상기 자성체판과 일체로 형성되는 것
    을 특징으로 하는 진동 발생기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성체는 동일 형상으로 된 2개로 구성되어 상기 자성체판의 양측면에 각각 위치하고,
    상기 각 탄성체는 상기 진동자의 운동방향과 직교 방향으로 연장된 연장부와 상기 연장부의 양단부에 수직방향으로 돌출된 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부는 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정하기 위한 조립부가 형성된 것
    을 특징으로 하는 진동 발생기.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 연장부가 신축 가능하여 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정되기 위해 상기 연장부가 늘어나 조립될 수 있는 것
    을 특징으로 하는 진동 발생기.
  6. 제1항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진동자는 웨이트를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 진동 발생기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 케이스 또는 상기 베이스의 일면에 다수개의 상향 돌출 형성된 포스트를 구비하고,
    상기 탄성체에 형성된 조립부가 상기 다수개의 포스트에 삽입되어 상기 탄성체가 상기 케이스 또는 상기 베이스에 고정되도록 한 것
    을 특징으로 하는 진동 발생기.
  8. 삭제
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 조립부는 상기 케이스 또는 상기 베이스에 구비된 다수개의 포스트에 삽입 가능한 결합공이 형성되고, 상기 결합공의 단면 형상은 원형 또는 다각형인 것
    을 특징으로 하는 진동 발생기.
  10. 삭제
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