KR20110010995A

KR20110010995A - 선형 진동자

Info

Publication number: KR20110010995A
Application number: KR1020090068404A
Authority: KR
Inventors: 최준근
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-02-08
Also published as: US20110018366A1; US8138639B2; JP2011030403A; KR101156787B1; CN101969259B; CN101969259A

Abstract

본 발명의 선형진동자는 내부공간을 구획하는 케이스과, 상기 케이스에 내장되어 상하로 진동하는 진동자와, 상부원주단은 상기 케이스의 하부면에 장착되고 하측단은 상기 진동자의 상부에 고정되어 상기 진동자를 탄성지지하는 스프링과, 상기 스프링의 상기 상부원주단을 상기 케이스에 압입고정하도록 상기 진동자의 외경 및 상기 스프링의 외경치수보다 큰 외경을 가지는 링형상의 고정링 및 상기 케이스와 상기 진동자를 지지하며 상부에 회로기판이 장착된 브라켓을 포함한다.

선형진동자, 브라켓, 진동자, 코킹

Description

선형 진동자{Linear Vibrator}

본 발명은 선형 진동자에 관한 것이다.

휴대폰과 같은 전자기기의 가장 중요한 특징 중 하나인 진동을 발생시키는 수단으로 축이 편심되거나 무게중심이 일측으로 불균형하게 분배된 모터를 회전시켜 진동을 발생시키는 진동모터가 있다. 그러나, 진동모터는 모터 회전시 브러쉬가 세그먼트와 세그먼트 사이의 극간을 지나면서 마찰 및 스파크가 발생되며 이에 따라 수명이 감소되는 등 많은 문제점들이 있었다.

이러한 진동모터의 단점을 극복하기 위하여 개발된 것이 본 발명에 따른 선형진동자이다. 선형진동자는 스프링에 장착된 진동자가 마그네트와 코일 사이의 전자기력에 의하여 상하 또는 좌우로 직선운동을 하며 진동하기 때문에 진동모터에 비하여 마찰과 마모가 없어 수명이 길다. 또한 소형화가 가능하여 현재 여러형태로 개발되고 있다.

그러나, 종래기술에 따른 선형진동자는 스프링을 고정할 때 용접방식을 사용 함에 따라 산화 또는 열화에 의해서 스프링의 수명이 줄어드는 단점이 있었다.

또한, 브라켓과 케이스 간의 조립도 용접으로 되어 있어 설비투자비가 높고, 생산성이 저하되었다.

따라서, 스프링의 수명을 단축시키는 용접공정 없이 스프링을 고정시키는 방법에 대한 연구가 시급한 실정이다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 부품의 마모나 수명단축을 미연에 방지할 수 있으며 공정을 단순화할 수 있는 선형진동자를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 선형진동자는 내부공간을 구획하는 케이스과, 상기 케이스에 내장되어 상하로 진동하는 진동자와, 상부원주단은 상기 케이스의 하부면에 장착되고 하측단은 상기 진동자의 상부에 고정되어 상기 진동자를 탄성지지하는 스프링과, 상기 스프링의 상기 상부원주단을 상기 케이스에 압입고정하도록 상기 진동자의 외경 및 상기 스프링의 외경치수보다 큰 외경을 가지는 링형상의 고정링 및 상기 케이스와 상기 진동자를 지지하며 상부에 회로기판이 장착된 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 고정링의 높이는 상기 케이스의 높이보다 낮고, 상기 케이스의 하단이 상기 브라켓의 측단에 코킹결합되어 상기 브라켓이 상기 고정링을 상측으로 지지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 스프링은 판스프링인 것을 특징으로 한다.

한편, 진동자와 고정자를 전체적으로 감싸며 마주보는 내부 상측면에 돌출부가 형성된 케이스와, 상부외주단은 상기 돌출부에 의해 고정장착되고 하측단은 상 기 진동자에 고정되어 상기 진동자를 탄성지지하는 스프링과, 상기 스프링의 하측단에 연결되고 상기 케이스의 내부에 배치되어 상하로 진동하는 진동자와, 상기 진동자와 상기 고정자를 지지하며 상부에 회로기판이 장착된 브라켓을 포함하는 선형진동자를 제공한다.

여기서, 상기 케이스의 하단은 상기 브라켓의 측단에 코킹결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스프링은 판스프링인 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 아니되며, 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, 고정링을 이용하여 스프링을 케이스의 하부면에 압입고정하고, 케이스의 하단을 브라켓의 측단에 코킹고정함으로써 용접을 이용한 고정단계를 생략할 수 있다.

따라서, 용접에 의한 부품의 마모나 변형이 미연에 방지되고 용접시에 발생 하는 용접조건의 편차, 전극마모 등에 의한 케이스와 스프링의 이탈 및 품질저하의 불안요소가 사라진다. 이러한 문제점이 제거됨과 동시에 스프링의 수명을 연장시킬 수 있고 케이스와 브라켓 사이의 용접공정이 삭제되어 공정이 단순화되고 생산성을 향상시킨다.

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, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선형진동자(100)는 마그네트(121)에 의한 자기력과 코일부(114)에서 발생되는 주파수의 자전기력 상호작용으로 진동자(120)가 상하로 진동하며 크게 고정자(110), 진동자(120), 코킹부(130)를 구비한다.

고정자(110)는 선형진동자(100)를 전체적으로 감싸며 내부공간을 구획하는 케이스(111)와, 케이스(111)의 하부면에서 진동자(120)를 탄성지지하는 스프링(112)과, 스프링(112)의 상부외주단을 케이스(111)의 하부면에 압입고정시키는 고정링(113)과, 진동자(120)의 하부에 장착된 코일부(114)와, 선형진동자(100)를 전체적으로 지지하는 브라켓(115)으로 이루어진다.

케이스(111)는 선형진동자(100)의 상부와 너비방향의 측부를 감싸게 장착되어 외부로부터의 충격을 보호하는 역할을 한다.

스프링(112)은 진동자(120)와 연결되어 주파수 인가시 공진점에서 최대 변위가 발생되어 진동을 유발시키는 탄성부재이다. 스프링(112)은 그 상부원주단이 케이스(111)의 상면의 내측에 고정되고, 하측단이 진동자(120)의 상부에 고정되어 진동자(120)를 탄성지지한다.

이때 스프링(112)은 일측과 타측이 진동자(120)의 상하 운동시 일정거리 이격된 평행한 상태로부터 동일평면에 이를때까지 변형가능한 판스프링인 것이 바람직하다. 스프링(112)은 본딩(bonding)되거나 하부에서 압입되는 고정링(113)에 의해 케이스(111)의 하부면에 고정된다.

고정링(113)은 진동자(120)의 외경 및 스프링(112)의 외경보다는 큰 외경을 가지는 링형상이며, 고정링(113)의 상면이 스프링(112)의 외주와 일정부분 접함으로써 발거력을 유지한다. 따라서, 케이스(111)와 스프링(112)간 발거력을 유지하면서 수명을 안정적으로 확보할 수 있다.

고정링(113)은 상하로 진동하는 진동자(120)를 내장하며, 진동자(120)의 하부에는 마그네트(121)와 상호작용하여 소정 주파수와 전자기적 힘을 발생시키는 코일부(114)가 장착된다.

코일부(114)의 하부에는 선형진동자(100)의 하부를 지지하는 브라켓(115)이 구비된다.

브라켓(115)은 구동부에 영향을 주지않도록 비자성 또는 약자성체로 만들어지며 내부 밑면에 입력단자와 연결되는 회로기판(142)이 장착된다. 회로기판(142)은 외부에서 인가되는 전원을 코일부(114)로 연결시키는 패턴을 포함한다.

고정링(113)의 중앙부에 내장되어 상하로 구동하는 진동자(120)는 마그네트(121)와, 마그네트(121)를 감싸며 구비되는 요크(122)와, 요크(122)의 양측면에 부착되어 질량을 갖는 중량체(123)로 이루어진다.

요크(122)는 마그네트(121)의 상부와 측부를 감싸는 원형상으로 중량체(123)가 안착되기 용이하도록 2개의 하부 모서리에 돌출부가 일체로 형성된다. 또한, 요크(122)의 상부에는 스프링(112)이 연결되도록 연결부(미도시)가 돌출되게 형성된 다.

요크(122)는 마그네트(121)과 함께 자기회로를 구성하여 코일부(114)에 쇄교되는 마그네트(121)의 자속이 최적화되도록 한다. 또한, 중량체(123)가 요크(122)의 돌출부에 안착됨으로써 중량체(123)와 요크(122)가 고정된다.

중량체(123)는 코일부(114)의 전원신호를 인가하여 마그네트(121)와 상호작용함으로써 수직방향의 진동을 발생시키는 것으로, 요크(122)의 돌출부에 안착됨으로써 요크(122)를 전체적으로 감싸며 장착된다.

중량체(123)는 철보다 무거운 비중을 갖는 것이 바람직한데, 이는 동일한 체적 내에 진동자(120)의 질량을 높임으로써 진동체의 질량에 관계하는 공진주파수를 조절하여 진동량을 최대로 하기 위함이다.

중량체(123)는 코일부(114)에 대응되지 않도록 단부가 형성되며, 스프링(112)의 측부에 대응되게 측면으로 확장되어 더 큰 질량을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이 또한, 제한된 체적 내에 질량을 증가시켜 진동량을 최대로 하기 위함이다.

일반적으로 공진주파수(F)를 이용하는 선형진동자에 있어서, 공진주파수(F)는 아래 [수학식 1]에서 보듯이 중량체(123)의 질량(m)과 스프링(112)의 탄성계수(k)로 결정된다. 코일부(114)에 이 공진주파수(F)를 갖는 전원이 인가되어 전류가 흐를 때 중량체(123)가 상하로 움직이는 변위는 최대가 되고 진동량도 최대가 된다.

선형진동자(100)의 고유 진동수를 보정하기 위해서 진동자(120)는 적어도 어느 하나 이상의 홀(미도시)를 구비하여 진동자(120)의 질량을 가감가능하도록 한다.

진동자(120)를 내장하는 고정링(113)의 높이는 케이스(111)의 길이보다 약간 짧게 형성하며, 고정링(113)이 브라켓(115)에 의해 지지되도록 하고 케이스(111)의 하부 끝단을 브라켓(115)의 측단부에 코킹처리한 코킹부(130)가 형성된다.

고정링(113)은 스프링(112)의 하부에 구비되어 스프링(112)의 상부외주단을 압입함으로써 스프링(112)을 케이스(111)에 고정한다.

고정링(113)이 스프링(112)을 압입하여 케이스(111)에 고정함으로써, 종래와 같이 용접을 이용하여 고정할 필요가 없게되며 용접에 의한 스프링의 마모 및 변형과 같은 문제점이 미연에 방지된다.

케이스(111)는 코킹이 쉽도록 측부의 두께를 얇게 형성하며, 이에 따라 고정링(113)과 케이스(111)의 사이에는 빈공간이 형성된다.

케이스(111)의 하부단과 브라켓(115)의 측단부가 코킹처리되어 고정됨으로써, 종래 용접단계가 소거되고 용접시 발생되었던 변형 및 마모와 같은 문제점이 미연에 방지된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선형진동자의 단면도이다. 본 실시예는 고정링(113)이 없이 케이스(111)의 내부로 돌출된 돌출부(a)가 스프링(112)의 상부원주단을 고정하는 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 동일 또는 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하기로 한다.

본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선형진동자는 케이스(111)의 돌출부(a)가 스프링(112)을 케이스(111)의 하부에 고정시킴으로써 스프링(112)을 케이스(111)에 고정시키기 위해 용접하는 공정이 불필요하다. 따라서, 용접으로 인한 스프링(112)의 마모 및 변형없이 스프링을 고정할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 선형진동자(100)는 고정링(112)을 이용하여 스프링(112)을 케이스(111)의 하부면에 압입고정하고 케이스(111)의 하부단을 브라켓(115)의 측단에 코킹함으로써 용접을 이용한 고정단계가 소멸된다.

따라서, 용접에 의한 부품의 마모나 변형이 미연에 방지되고 용접시에 발생하는 용접조건의 편차, 전극마모 등에 의한 케이스(111)와 스프링(112)의 이탈 및 품질저하의 불안요소가 사라진다. 이러한 문제점이 제거됨과 동시에 스프링(112)의 수명을 연장시킬 수 있고 케이스(111)와 브라켓(115) 사이의 용접공정이 삭제되어 설비투자비 감소 및 생산성을 향상시킨다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 선형진동자(100)는 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 제1 실시예에 따른 선형진동자의 단면도;

도 2는 본 발명에 따른 선형진동자의 분해사시도;

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형진동자의 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100: 선형진동자 110: 고정자

111: 케이스 112: 스프링

113: 고정링 114: 코일부

115: 브라켓 120: 진동자

130: 코킹부

Claims

내부공간을 구획하는 케이스;

상기 케이스에 내장되어 상하로 진동하는 진동자;

상부원주단은 상기 케이스의 하부면에 장착되고 하측단은 상기 진동자의 상부에 고정되어 상기 진동자를 탄성지지하는 스프링;

상기 스프링의 상기 상부원주단을 상기 케이스에 압입고정하도록 상기 진동자의 외경 및 상기 스프링의 외경치수보다 큰 외경을 가지는 링형상의 고정링; 및

상기 케이스와 상기 진동자를 지지하며 상부에 회로기판이 장착된 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형진동자.
청구항 1에 있어서,

상기 고정링의 높이는 상기 케이스의 높이보다 낮고, 상기 케이스의 하단이 상기 브라켓의 측단에 코킹결합되어 상기 브라켓이 상기 고정링을 상측으로 지지하는 것을 특징으로 하는 선형진동자.
청구항 1에 있어서,

상기 스프링은 판스프링인 것을 특징으로 하는 선형진동자.
내부공간을 구획하며 내부 상측면에 돌출부가 형성된 케이스;

상기 케이스에 내장되어 상하로 진동하는 진동자;

상부원주단은 상기 케이스의 상기 돌출부에 의해 고정장착되고 하측단은 상기 진동자의 상부에 고정되어 상기 진동자를 탄성지지하는 스프링; 및

상기 케이스와 상기 진동자를 지지하며 상부에 회로기판이 장착된 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형진동자.
청구항 4에 있어서,

상기 케이스의 하단은 상기 브라켓의 측단에 코킹결합되는 것을 특징으로 하는 선형진동자.
청구항 4에 있어서,

상기 스프링은 판스프링인 것을 특징으로 하는 선형진동자.