KR20100119970A - 선형 진동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 진동 장치에 관한 것으로, 중량체가 상부에 설치되는 플레이트 요크와 상기 중량체를 감싸도록 상기 플레이트 요크에 설치되는 링형 마그네트를 포함하는 진동자, 상기 진동자를 수용하며 내부공간을 구획하는 케이스, 상기 케이스의 하부에 배치되며, 그 내부에서 상기 진동자가 선형 운동 가능하도록 원통형의 코일이 설치된 브라켓, 및 상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 진동자가 선형 운동하도록 탄성지지하는 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하며, 조립 정밀도를 향상시키고 코일 및 케이스에 대한 진동자의 직접적인 접촉을 최소화할 수 있는 선형 진동 장치를 제공한다.

코일, 브라켓, 중량체, 플레이트 요크, 스프링 부재, 케이스, 돌기부

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 발생장치(햅틱(haptic) 진동 포함)로 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.

도 1은 종래기술에 따른 선형 진동 장치의 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 선형 진동 장치(10)는 내부공간을 구획하는 케이스(40), 상기 케이스(40)의 하부에 배치되며, 전류를 인가하여 자기장을 유도하는 코일(62) 및 댐퍼부재(66)가 설치된 브라켓(60), 일면이 폐쇄된 중공부가 형성된 요크(24)와 상기 중공부에 수용되고 하면에 플레이트 요크(28)가 부착된 마그네트(26) 및 상기 요크(24)의 외측에 결합된 중량체(22)를 포함하는 진동자(20), 및 상기 케이스(40)의 상부에 결합되어 상기 진동자(20)가 선형 운동하도록 탄성지지하는 스프링 부재(80)를 포함하여 구성된다. 이 때, 플레이트 요크(24)는 원판부(24a)와 상기 원판부(24a)의 양단부에서 하부로 절곡 연장된 테두리부(24b)를 포함하여 구성된다.

이러한 구성을 갖는 선형 진동 장치(10)는 코일(62)에 전원이 공급되면, 원통형 마그네트(26), 플레이트 요크(28), 및 요크(24)로 이루어진 자기회로에서 발생되는 자기장과 상기 코일(62)에서 발생되는 전기장간의 상호작용에 의하여 진동자(20)가 스프링 부재(80)를 매개로 하여 상하 방향으로 진동하게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 선형 진동 장치(10)에서는 원통형 부재로 된 중량체(22), 요크(24), 및 마그네트(26)를 수직조립하여 진동자(20)를 형성하기 때문에 조립 정밀도(동심도)가 떨어지는 문제점이 있었다. 즉, 요크(24)의 내주면이 형성하는 중공부에 마그네트(26)를 수직상태로 삽입하여 조립하고, 요크(24)의 외측에 중량체(22)를 수직상태로 삽입조립하기 때문에 조립성이 떨어뜨리게 되고, 이는 조립공정시간의 증가를 초래하였다.

또한, 일반적으로 제조단가가 높고 비중이 큰 재질로 된 중량체(22)를 복잡한 형상으로 가공함에 따라 가공이 어려울 뿐만 아니라, 가공시 재료손실이 많은 문제점이 있었다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 중량체(22)는 요크(24)의 외측에 결합되도록 관통홀이 형성되어야 하는데, 관통홀 가공 공정이 어려울 뿐만 아니라 관통홀에 해당하는 재료의 손실이 초래되었다.

또한, 종래에는 진동자(20)를 구성하는 중량체(22)가 진동자(20)의 외측에 설치됨으로써, 외력에 의해 진동자(20)가 좌우 측면운동 및 회전운동을 하는 경우 중량체(22)가 케이스(40)에 직접 접촉됨으로써, 소음을 야기하는 등의 문제점이 있었다.

또한, 마그네트(26)가 요크(24)의 중심부에 배치되기 때문에 코일(62)과 대향하는 면적이 작아질 수 밖에 없었고, 이로 인해 자기력이 낮아 잔진동이 발생하고 안정된 진동 특성을 구현하는데 어려움이 있었다. 이러한 자기력의 열세를 극복하기 위해 마그네트(26)와 코일(62) 사이의 에어갭(AG)을 줄이는 경우 진동 동작 중 또는 외력에 의해 마그네트(26) 또는 플레이트 요크(28)가 코일(62)에 접촉되어 코일(62)의 손상을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 조립 정밀도를 향상시키고 제조단가를 줄이는 동시에 제조가 용이한 선형 진동 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 코일 및 케이스에 대한 진동자의 직접적인 접촉을 최소화할 수 있는 선형 진동 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 코일과 마그네트 사이에 발생하는 자기력을 증대시킬 수 있는 선형 진동 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 진동 장치는, 중량체가 상부에 설치되는 플레이트 요크와 상기 중량체를 감싸도록 상기 플레이트 요크에 설치되는 링형 마그네트를 포함하는 진동자, 상기 진동자를 수용하며 내부공간을 구획하는 케이스. 상기 케이스의 하부에 배치되며, 그 내부에서 상기 진동자가 선형 운동 가능하도록 원통형의 코일이 설치된 브라켓, 및 상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 진동자가 선형 운동하도록 탄성지지하는 스프링 부재를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 브라켓에는 상기 코일을 고정하기 위한 돌기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플레이트 요크는 원판부와 상기 원판부의 양단부에서 상부로 절곡되어 연장된 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코일은 경화성 열융착 테이프를 이용하여 상기 브라켓에 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동자 하부의 상기 브라켓에 설치되어 상기 진동자의 선형운동에 따른 상기 브라켓과의 접촉을 방지하는 댐퍼부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스프링 부재는 상기 케이스의 상부에 고정된 판 스프링이며, 상기 중량체 또는 상기 링형 마그네트는 상기 판스프링에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 링형 마그네트와 대응하는 상기 스프링 부재의 상부면에는 상기 링형 마그네트로부터 누설되는 자속에 의해서 위치 고정되는 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, 중량체를 중앙에 배치한 상태에서 플레이트 요크의 중공 부에 수용한 후, 링형 마그네트를 중량체의 외주면에 끼움으로써 조립 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 중량체에 별도의 관통홀을 형성할 필요가 없어 중량체의 가공이 용이해지고, 관통홀 가공에 따른 재료의 손실을 최소화할 수 있게 되어, 제조단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 선형 진동 장치의 제조가 더욱 용이하게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 중량체를 플레이트 요크의 중앙부에 설치하고 케이스와 이격되도록 함으로써, 중량체와 케이스의 직접적인 접촉을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 링형 마그네트를 중량체를 감싸도록 형성하여 그 표면적을 증대시킴으로써 코일과의 대향면적이 증가하여 자기력이 높아지게 되고, 이에 따라 잔진동을 감소시키면서 안정된 진동 특성을 구현할 수 있게 되며, 코일과 진동자 사이의 에어갭을 증대시킬 수 있어, 코일과 진동자의 직접적인 접촉을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 브라켓에 돌기부를 설치하여 코일의 조립성 및 조립 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 중량체를 링형 마그네트의 중앙에 배치하고 양 구성요소를 플레이트 요크의 상부에 설치하여 진동자를 형성함으로써, 종래 사용되던 요크가 필요없어 부품수를 줄일 수 있고, 이에 따라 공정수를 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따르면, 플레이트 요크의 중앙부에 배치되는 중량체의 크기 및 질량을 감소시킴으로써 햅틱 기반의 저진동 발생수단으로서 최적화가 가능할 수 있게 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 요소들에 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 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 진동 장치의 단면도이고, 도 4은 도 3에 도시된 선형 진동 장치의 분해 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 선형 진동 장치(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 선형 진동 장치(100)는 진동자(120), 케이스(140), 브라켓(160), 및 스프링 부재(180)를 포함하여 구성된다.

진동자(120)는 선형 진동하는 부분으로서, 플레이트 요크(124), 중량체(122), 및 링형 마그네트(126)를 포함하여 구성된다. 여기서, 진동자(120)는 중량체(122)를 중앙에 배치한 상태에서 플레이트 요크(124)의 중공부에 수용한 후, 링형 마그네트(126)를 중량체(122)의 외주면에 끼움으로써 조립될 수 있기 때문에, 종래의 진동자에 비해 조립 정밀도가 향상되게 된다.

플레이트 요크(124)는 중량체(122)와 링형 마그네트(126)를 고정 지지하고 링형 마그네트(126)의 자속을 원활하게 형성되도록 하기 위한 것으로서, 일면이 폐쇄된 중공부, 즉 하부가 폐쇄되고 상부가 개방된 중공 원통형 형상을 갖도록 형성된다.

구체적으로, 플레이트 요크(124)는 원판부(124a)와 이 원판부(124a)의 양단부에서 상부로 절곡되어 연장된 테두리부(124b)를 구비한다. 여기서, 원판부(124a) 및 테두리부(124b)의 내주면이 링형 마그네트(126)가 수용되는 중공부를 형성한다. 이 때, 테두리부(124b)는 중량체(122)의 측면 일부를 지지하게 되며, 테두리부(124b)의 말단에는 링형 마그네트(126)가 설치된다.

중량체(122)는 선형 진동을 위해 진동자(120)에 일정한 질량을 부가하기 위한 것으로서, 플레이트 요크(124)의 중공부에 수용된다.

여기서, 중량체(122)는 링형 마그네트(126)에 대한 자력의 영향을 받지 않도록 비자성계 소재, 예를 들어 텅스텐(W)으로 이루어진다.

본 발명에서는 중량체(122)가 플레이트 요크(124)의 중심에 수용되기 때문에, 종래와 같이 중량체에 요크의 외측에 삽입되기 위한 관통홀을 형성할 필요가 없어, 중량체(122)의 가공을 단순화시킬 수 있게 되며, 손실되는 중량체(122)를 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 중량체(122)는 종래기술과 달리 내부 중앙에 배치되기 때문에, 외력에 의한 진동자(120)의 좌우 측면운동 또는 회전운동이 발생하더라도 진동자(특히, 소정의 질량을 갖는 중량체)가 케이스(140)와 직접 접촉되는 문제를 최소화할 수 있게 된다.

링형 마그네트(126)는 일정 세기의 자기장을 발생시켜 코일(162)과의 상호작용에 의해 진동자(120)가 선형 진동할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 중량체(122)를 감싸도록 플레이트 요크(124) 상에 형성된다.

여기서, 링형 마그네트(126)는 수직방향으로 상하부가 서로 다른 극으로 착자되어 일정세기의 자력을 발생시키는 원통형 영구자석으로, 내부에 중량체(122)가 삽입되는 관통홀을 갖도록 형성된다. 이 때, 링형 마그네트(126)는 그 제조 및 입수가 용이하기 때문에 텅스텐과 같은 비중이 높은 재질로 형성되는 중량체(122)를 링형상으로 제조하는 것보다 비용 및 제조면에서 유리하다.

본 발명에서는 중량체(122)가 내부에 배치한 상태에서 링형 마그네트(126)가 중량체(122)를 감싸도록 형성되기 때문에 종래기술에 따른 진동자 구조에 비해 링형 마그네트(126)의 표면적, 특히 코일(162)과 대향하는 면적이 커지기 때문에 자 기력이 높아져 선형 진동 장치(100)의 안정된 동작 특성을 보장할 수 있게 되고, 외력에 의한 잔진동을 방지할 수 있게 된다.

케이스(140)는 진동자(120)를 수용하며 내부공간을 구획하는 수용부재로서, 하방으로 개방된 구조를 가지며 그 하부는 브라켓(160)에 의해 밀폐된다.

여기서, 케이스(140)의 상부에는 케이스(140)에 수용되는 스프링 부재(180)에 자성유체(182)를 도포하기 위한 적어도 하나 이상의 주입공(142)이 관통 형성된다. 한편, 자성유체(182)를 도포한 후에 외부유출을 방지하기 위해 케이스(140)의 상부는, 예를 들어 테이프 부재(144)로 밀폐처리된다.

브라켓(160)은 케이스(140)의 하부에 배치되어 케이스(140)의 내부공간을 밀폐하기 위한 것으로서, 그 상부에 진동발생을 위한 코일(162)을 구비한다.

여기서, 브라켓(160)은 코일(162)에 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 단자부가 형성된 기판부재(도면부호 미도시)를 포함하도록 구성된다.

또한, 코일(162)은 상기 단자부에 의해 외부로부터의 전원 인가시 일정세기의 전기장을 발생시키기 위한 것으로서, 브라켓(160)의 상부면에 본딩재, 바람직하게는 경화성 열융착 테이프로 하부단이 본딩접착되어 고정된다.

이 때, 코일(162)은 선형 진동하는 진동자가 그 내부를 왕복 운동하는 중공부를 갖도록 원통형으로 형성되며, 그 상부단이 링형 마그네트(126)에서 발생하는 자기장과 코일(162)에서 발생하는 전기장의 상호작용이 원활하게 이루어질 수 있도 록 링형 마그네트(126)의 외주면과 코일(162)의 내주면 사이에 소정간극의 에어갭(AG)을 갖도록 브라켓(160)에 설치된다. 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 코일(162)과 대향하는 링형 마그네트(126)의 면적이 증가하여 자기력이 높아지기 때문에, 종래기술에 비해 상기 에어갭(AG)을 크게 할 수 있어, 선형 진동하는 진동자(120)와 코일(162)이 직접 접촉하여 코일(162)이 파손되는 문제를 최소화할 수 있게 된다.

한편, 브라켓(160)의 상부에는 진동자(120)의 브라켓(160)에 대한 직접적인 접촉을 방지하고, 충격을 흡수하기 위해 댐퍼부재(166)가 구비될 수 있다. 여기서, 댐퍼부재(166)는 링형 마그네트(126)가 선형 진동에 의해 코일(162)의 중공부를 왕복하면서 브라켓(160)과 접촉되는 것을 방지하기 위해 코일(162)의 중공부 내로서 플레이트 요크(124) 하부의 브라켓(160)에 배치된다. 이 때, 댐퍼부재(166)로는 고무, 폴리프로필렌 등 충격을 흡수할 수 있는 다양한 재질이 사용될 수 있다.

한편, 브라켓(160)에는 코일(162)을 고정지지하기 위한 돌기부(164)가 형성되는 것이 바람직하다. 이 때, 돌기부(164)는 브라켓(160)을 형성하는 프레스 가공시 일괄 형성이 가능하며, 돌기부(164) 사이에 코일(162)을 안착시킴으로써 조립성을 향상시킬 수 있게 된다.

스프링 부재(180)는 진동자(120)가 선형 운동하도록 탄성지지하기 위한 것으로서, 예를 들어, 양단부가 케이스(140)의 상부와 결합된 상태로 케이스(140)와 이격되도록 설치된 판 스프링으로 이루어진다.

이 때, 스프링 부재(180)의 상부에는 댐핑부재로서 자성유체(182)가 도포되는 것이 바람직하다. 이러한 자성유체(182)는 링형 마그네트(126)의 자속에 의해 집속하는 성질을 갖기 때문에, 자성유체(182)가 판 스프링 형태의 스프링 부재(180)의 상부에 도포되는 경우, 스프링 부재(180)의 하면에 부착된 링형 마그네트(126)의 누설 자속에 의해 환고리 형상으로 위치하게 된다. 이러한 자성유체(182)는 진동자의 상하 진동시 진동자(120)와 케이스(140)의 직접적인 접촉을 방지하여 접촉시 발생되는 터치음과 충격을 흡수하게 된다.

구체적으로, 자성유체(182)는 액체 속에 자성분말을 콜로이드 모양으로 안정되게 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 종래기술에 따른 선형 진동 장치의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 선형 진동 장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 진동 장치의 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 선형 진동 장치의 분해 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 선형 진동 장치 120 : 진동자

122 : 중량체 124 : 플레이트 요크

126 : 링형 마그네트 140 : 케이스

160 : 브라켓 162 : 코일

164 : 돌기부 166 : 댐퍼부재

180 : 스프링 부재 182 : 자성유체

Claims (7)

1. 중량체가 상부에 설치되는 플레이트 요크와 상기 중량체를 감싸도록 상기 플레이트 요크에 설치되는 링형 마그네트를 포함하는 진동자;

   상기 진동자를 수용하며 내부공간을 구획하는 케이스;

   상기 케이스의 하부에 배치되며, 그 내부에서 상기 진동자가 선형 운동 가능하도록 원통형의 코일이 설치된 브라켓; 및

   상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 진동자가 선형 운동하도록 탄성지지하는 스프링 부재

   를 포함하는 선형 진동 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 브라켓에는 상기 코일을 고정하기 위한 돌기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 플레이트 요크는 원판부와 상기 원판부의 양단부에서 상부로 절곡되어 연장된 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 코일은 경화성 열융착 테이프를 이용하여 상기 브라켓에 조립되는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 진동자 하부의 상기 브라켓에 설치되어 상기 진동자의 선형운동에 따른 상기 브라켓과의 접촉을 방지하는 댐퍼부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 스프링 부재는 상기 케이스의 상부에 고정된 판 스프링이며,

   상기 중량체 또는 상기 링형 마그네트는 상기 판스프링에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 링형 마그네트와 대응하는 상기 스프링 부재의 상부면에는 상기 링형 마그네트로부터 누설되는 자속에 의해서 위치 고정되는 자성유체가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.

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