KR20130038542A

KR20130038542A - 선형 진동자

Info

Publication number: KR20130038542A
Application number: KR1020110102955A
Authority: KR
Inventors: 이경호; 황영남; 김포철; 김용진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2013-04-18
Also published as: US20130088100A1; US8669679B2; JP2013085438A; CN103036388A; KR101860775B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자는 일정크기의 내부공간을 제공하는 고정부; 상기 내부공간에 배치되고 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트; 상기 마그네트와 대향하게 배치되어 상기 마그네트와의 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 질량체를 구비하는 진동부; 및 상기 고정부와 상기 진동부에 결합하여 상기 진동부의 진동을 매개하며, 표면의 소정영역에 댐핑증가부가 부착되는 탄성부재;를 포함할 수 있다.

Description

선형 진동자{Linear vibrator}

본 발명은 선형 진동자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대용 전자기기에 장착되어 무음의 착신 신호 발생장치에 적용될 수 있는 선형 진동자에 관한 것이다.

최근에는 사용자의 편의성을 위해 LCD화면이 큰 개인휴대단말기의 출시가 급증하고 있으며, 이에 따라 터치스크린 방식이 채택되게 되고, 터치시 진동을 발생시키기 위해 진동모터가 사용되고 있다.

진동모터는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로써, 개인휴대단말기에 탑재되어 무음 착신알림용으로 사용되고 있다.

종래의 진동모터는 회전력을 발생시켜 불평형 질량의 회전부를 회전시킴으로써 기계적 진동을 얻는 방식을 사용하고 있으며, 회전력은 브러쉬(Brush)와 커뮤테이터(Commutator)의 접점을 통해 정류작용을 거쳐 기계적 진동을 얻는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 이러한 커뮤테이터(Commutator)를 사용한 브러쉬(Brush) 타입의 구조는 모터 회전시 브러쉬(Brush)가 커뮤테이터(Commutator)의 세그먼트와 세그먼트의 극간을 지나면서 기계적인 마찰과 전기적인 스파크를 유발하고, 이물을 생성하여 모터의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.

또한, 모터에 전압 인가시 회전관성에 의하여 목표진동량에 도달하는데 시간이 걸리므로 터치스크린에서의 적합한 진동을 구현하는데 문제가 있었다.

이러한 모터의 수명 및 응답성의 단점을 극복하고 터치스크린의 진동 기능을 구현하기 위해 많이 사용되고 있는 것이 선형 진동자이다.

선형 진동자는 모터의 회전원리를 이용한 것이 아니라, 내부에 설치되는 스프링과 스프링에 매달린 질량체를 통해 얻어진 전자기력을 공진주파수에 맞춰서 주기적으로 발생시키면 공진을 일으키게 되어 진동이 발생되는 원리를 이용한 것이다.

상기와 같은 공진 현상을 이용한 선형 진동자는 정상적인 조건 하에서 스프링이 공진주파수에 맞춰 상하 방향으로의 인장과 압축을 반복하면서 진동하게 되지만, 여러가지 요인으로 인하여 상하 방향으로의 운동이 아닌 원하지 않는 방향으로의 진동하는 현상이 발생되게 된다.

이러한 현상은 스프링이 케이스에 터치되어 소음을 발생시켜 소음 불량의 원인이 된다.

구체적으로, 선형 진동자에 원하는 공진주파수를 가진하더라도 원하지 않는 주파수가 가진될 수 있으며, 이로 인해 원하지 않는 모드, 즉, 질량체와 독립적으로 스프링만 진동하는 서징 모드가 발생될 수 있다.

서징 모드가 발생되는 경우 스프링은 질량체와 독립적으로 케이스 및 질량체 등과 접촉을 일으킬 수 있으며, 이로 인해 접촉에 의한 소음 불량이 발생될 수 있다.

따라서, 서징 모드에 의한 스프링과 케이스, 스프링과 질량체 등의 접촉을 방지하여 소음 불량을 개선하도록 하는 연구가 시급한 실정이다.

본 발명의 목적은 고주파 영역에서 발생되는 탄성부재의 고유 모드인 서징 모드에서의 탄성부재와 케이스 또는 상기 탄성부재와 질량체와의 터치를 방지하여 소음 불량을 개선하도록 하는 선형 진동자를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 댐핑증가부는 상기 탄성부재에 코팅될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 댐핑증가부는 러버 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 댐핑증가부는 우레탄(urethane)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 탄성부재는 상기 고정부에 결합하는 고정단부, 상기 진동부에 결합하는 자유단부 및 상기 고정단부와 상기 자유단부를 연결하여 탄성력을 제공하는 적어도 하나의 연결스트립부를 포함하며, 상기 댐핑증가부는 적어도 하나의 상기 연결스트립부의 소정영역에 부착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자는 상기 코일에 전원인 인가되도록 일단은 상기 진동부와 결합하여 자유단이 되고 타단은 상기 고정부에 결합되어 고정단이 되는 기판;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 고정부는 상기 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스 및 상기 내부공간은 밀폐하는 브라켓을 포함하며, 상기 마그네트는 상기 브라켓의 일면 또는 상기 케이스의 일면에 결합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 고정부는 상기 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스 및 상기 내부공간은 밀폐하는 브라켓을 포함하며, 상기 마그네트는 다수개로 형성되어 상기 케이스의 일면과 상기 브라켓의 일면에 각각 결합할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자는 일정크기의 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스와 상기 내부공간을 밀폐하는 브라켓을 구비하는 고정부; 상기 내부공간에 배치되고 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트; 상기 마그네트와 대향하게 배치되어 상기 마그네트와의 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일 및 질량체를 고정 지지하는 홀더를 구비하는 진동부; 및 상기 고정부와 상기 진동부에 결합하여 상기 진동부의 진동을 매개하며, 표면의 소정영역에 러버 재질의 댐핑증가부가 코팅되는 탄성부재;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 선형 진동자에 의하면, 원하지 않는 고주파 영역에서 발생되는 탄성부재의 고유 모드인 서징 모드에서의 탄성부재와 케이스 또는 상기 탄성부재와 질량체와의 터치를 방지하여 소음 불량과 터치에 의한 탄성부재 파괴를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 자기효율에는 변화를 주지 않고 공진 주파수에서의 동작에도 영향을 주지 않아서 최대 진동량의 변화 없이 안정적인 선형 진동을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 탄성부재를 도시한 개략 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 댐핑증가부가 부착된 탄성부재를 도시한 개략 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 서징 모드에서의 진동 변위를 종래와 비교한 그래프.
도 6는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이다.

또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 탄성부재를 도시한 개략 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 댐핑증가부가 부착된 탄성부재를 도시한 개략 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 서징 모드에서의 진동 변위를 종래와 비교한 그래프이다.

우선, 방향에 대한 용어를 정의하며, 반경 방향 외측 또는 내측 방향은 케이스(112)의 중심으로부터 상기 케이스(112)의 외주면을 향하는 방향 또는 그 반대 방향일 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)는 상기 선형 진동자(100)의 외관을 형성하는 고정부(110), 자계부(120)를 이루는 마그네트(122), 코일(132)과 질량체(134)를 구비하는 진동부(130) 및 댐핑증가부(145)가 부착되는 탄성부재(140)를 포함할 수 있다.

고정부(110)는 일정크기의 내부공간을 제공할 수 있으며, 구체적으로 하부가 개방된 케이스(112)와 상기 케이스(112)에 의해 형성되는 상기 내부공간을 밀폐하는 브라켓(114)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 케이스(112) 및 상기 브라켓(114)에 의해 마그네트(122)를 포함하는 자계부(120) 및 진동부(130) 등을 수용할 수 있는 공간이 형성될 수 있으며, 상기 케이스(112) 및 상기 브라켓(114)은 일체로도 형성될 수 있다.

또한, 상기 케이스(112)의 상면에는 후술할 자성유체(126)를 마그네트(122)의 외주면에 배치하기 위한 적어도 하나의 유입홀(116)이 형성될 수 있으며, 상기 유입홀(116)을 통해 상기 자성유체(126)를 간편하게 도포할 수 있다.

또한, 상기 유입홀(116)은 탄성부재(140)와 진동부(130)의 홀더(136)를 결합하는 경우, 즉, 용접에 의해 상기 탄성부재(140)와 상기 홀더(136)를 결합하는 경우에 필요한 레이저빔이 관통하는 홀일 수 있다.

마그네트(122)는 요크플레이트(124)와 함께 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)의 자계부(120)를 구성할 수 있으며, 상기 마그네트(122)는 고정부(110)를 구성하는 브라켓(114)의 상면에 본딩, 압입 및 용접 중 적어도 하나의 방법으로 결합될 수 있다.

상기 마그네트(122)는 홀더(136)에 결합된 코일(132)의 내경보다 작은 외경을 구비할 수 있으며, 상기 브라켓(114)에 결합되어 고정부재로 작용할 수 있다.

다만, 상기 브라켓(114)의 상면에는 상기 마그네트(122)의 외경과 대응되도록 돌출형성되는 외벽(114a)을 구비하여 상기 외벽(114a)의 내면에 상기 마그네트(122)의 외주면을 삽입 고정함으로써 더욱 견고히 결합될 수 있다.

여기서, 상기 마그네트(122)의 일면인 상부면에는 상기 마그네트(122)와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일(132)을 거쳐 상기 마그네트(122)로 흐르는 자속을 원활하게 형성하도록 하는 요크플레이트(124)가 결합될 수 있다.

상기 요크플레이트(124)는 자성물질로 형성될 수 있으며, 이로 인해 자성유체(126)의 도포를 원활하게 할 수 있다.

즉, 상기 마그네트(122) 및 상기 요크플레이트(124)의 외주면과 코일(132) 사이에는 자성유체(126)가 도포될 수 있으며, 상기 자성유체(126)는 진동부(130)의 이상진동을 방지하는 기능을 할 수 있다.

다시 말하면, 상기 자성유체(126)는 진동부(130)의 상하운동을 원활하게 하도록 상기 마그네트(122)와 상기 코일(132) 사이에 형성되는 간극에 배치될 수 있으며, 상기 자성유체(126)는 외부충격 등의 요인으로 인해 상기 진동부(130)가 좌우 또는 상하로 흔들려 발생되는 이상진동을 방지할 수 있다.

상기 자성유체(126)는 상기 마그네트(122)의 자속에 집속하는 성질을 갖는 물질로서, 상기 마그네트(122)의 일면에 도포하는 경우 상기 마그네트(122)의 자속 발생 지점에 집속하여 하나의 환형을 이루게 된다.

여기서, 상기 자성유체(126)는 액체 속에 자성분말을 콜로이드 모양으로 분산화시킨 다음 중력이나 자기장 등에 의한 자성분말의 침전이나 응집이 생기지 않도록 계면활성제를 첨가한 것으로, 예로는 사산화삼철, 철-코발트 합금 미분자를 기름 또는 물속에 분산시킨 것과 최근에는 톨루엔 속에 코발트를 분산시킨 것 등이 있다.

이러한 자성분말은 초미립자 분말이며 초미립자 특유의 브라운 운동을 하여 외부자기장, 중력 또는 원심력 등이 가해져도 유체속의 자성분말 입자의 농도는 일정하게 유지되는 특징을 갖게 된다.

또한, 상기 자성유체(126)는 상기 마그네트(122)의 외면과 상기 코일(132)의 중공부의 내면과의 유격을 메워 상기 진동부(130)가 부드럽게 진동 또는 슬라이딩될 수 있도록 할 수 있다.

진동부(130)는 코일(132) 및 질량체(134)를 포함할 수 있으며, 상기 코일(132) 및 질량체(134)는 홀더(136)에 의해 고정되고, 진동의 매개는 탄성부재(140)에 의해 구현될 수 있다.

즉, 상기 진동부(130)는 상기 탄성부재(140)를 매개로 상하로 진동할 수 있는 부재일 수 있다.

코일(132)은 마그네트(122)와 대향되게 배치될 수 있으며, 일면을 포함하는 상기 마그네트(122)의 일부가 상기 코일(132)에 의해 형성되는 공간 내에 삽입될 수 있다.

여기서, 상기 코일(132)은 상기 마그네트(122)의 외경보다 큰 내경을 구비할 수 있으며, 상기 진동부(130)가 운동하는 동안 상기 코일(132)과 상기 마그네트(122)는 비접촉의 상태를 유지할 수 있다.

또한, 상기 코일(132)은 홀더(136)의 중공 내부면에 결합할 수 있으며 상기 코일(132)에 전류를 일정주파수에 따라 인가하면 상기 코일(132) 주변에 자기장을 유도할 수 있다.

이때, 상기 코일(132)을 통하여 전자기력이 가진되면 상기 마그네트(122)에서 상기 코일(132)을 통과하는 자속의 방향은 좌우로 형성되고, 상기 코일(132)에 의해 발생되는 자기장은 상하로 형성되어 상기 진동부(130)가 상하로 진동하게 된다.

따라서, 상기 마그네트(122)의 자속방향과 상기 진동부(130)의 진동방향은 수직을 이루게 된다.

즉, 상기 진동부(130)의 기계적 고유주파수와 동일한 주파수를 가지는 전자기력을 가진하면 상기 진동부(130)는 공진 진동을 하여 최대의 진동량을 얻을 수 있으며, 상기 진동부(130)의 고유주파수는 진동부(130)의 질량과 탄성부재(140)의 탄성계수에 의해 영향을 받게 된다.

여기서, 상기 진동부(130)의 코일(132)에 인가되는 전류, 즉, 일정주파수를 가지는 외부전원은 상기 진동부(130)에 결합하는 기판(150)에 의해 제공될 수 있다.

홀더(136)는 코일(132)의 외주면에 결합하고 질량체(134)를 고정 지지할 수 있으며, 상부 및 하부가 개방된 중공원통형으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 홀더(136)는 상기 코일(132) 및 질량체(134)의 일면에 접촉하는 원통형의 수직부(136a)와 상기 수직부(136a)의 단부에서 반경방향 외측 및 내측으로 연장 형성되어, 상기 코일(132) 및 상기 질량체(134)의 타면을 지지하는 외측 및 내측수평부(136b, 136c)로 이루어질 수 있다.

상기 수직부(136a)의 외주면과 상기 외측수평부(136b)의 하부면은 상기 질량체(134)와 접촉하여 상기 질량체(134)를 고정 지지할 수 있으며, 상기 수직부(136a)의 내주면과 상기 내측수평부(136c)의 하부면은 상기 코일(132)을 고정 지지할 수 있다.

또한, 상기 홀더(136)의 재질은 철을 포함한 재질로 이루어질 수 있으며, 이는 상기 탄성부재(140)의 재질과 동일한 재질로 형성함으로써 결합을 용이하고 견고하게 하기 위함이다.

다만, 상기 홀더(136) 및 상기 탄성부재(140)의 재질은 철을 포함하는 재질에 한정되는 것은 아니며 결합을 용이하고 견고하게 하는 경우라면 어떠한 재질을 사용하여도 무방하다.

또한, 상기 홀더(136)의 수직부(136a)는 코일(132)과 질량체(134) 사이의 공간을 형성하도록 상기 코일(132)과 상기 질량체(134)의 하부면보다 높게 형성될 수 있으며, 상기 공간에 접착제(B)가 충진되어 상기 코일(132)과 상기 질량체(134)의 결합을 보다 견고하게 할 수 있다.

질량체(134)는 홀더(136)의 수직부(136a)의 외부면과 외측수평부(136b)의 하부면에 결합하여 상하로 진동하는 진동체로써 상하로 진동하는 경우 고정부(110) 내에서 접촉 없이 진동할 수 있도록 상기 케이스(112)의 내부면의 내경보다는 작은 외경크기로 구비될 수 있다.

이에 따라, 상기 케이스(112) 내부면과 상기 질량체(134)의 외부면 사이에는 일정 크기의 간극이 형성될 수 있다.

이러한 질량체(134)는 상기 마그네트(122)에서 발생되는 자력의 영향을 받지 않는 비자성체 또는 상자성체 소재로 구성되는 것이 바람직하다.

따라서, 질량체(134)는 철보다 무거운 비중을 갖는 텅스텐과 같은 물질이 바람직하며, 이는 동일한 체적 내에 상기 진동부(130)의 질량을 높임으로써 공진주파수를 조절하여 진동량을 최대로 하기 위함이다.

다만, 상기 질량체(134)의 재질은 텅스텐에 한정하는 것은 아니며 설계자의 의도에 따라 다양한 재질을 사용하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 선형 진동자(100)의 고유진동수를 보정하기 위해 상기 질량체(134)는 서브 질량체를 추가적으로 삽입할 수 있는 공간이 형성되어 상기 질량체(134)의 질량을 가감할 수도 있다.

탄성부재(140)는 앞서 언급한 바와 같이 홀더(136)와 케이스(112)에 결합하여 상기 진동부(130)에 탄성력을 제공하는 부재로 상기 진동부(130)의 일 구성요소일 수 있으나, 여기서는 편의상 독립된 구성요소로 간주하고 설명하기로 한다.

여기서, 상기 진동부(130)의 고유주파수는 상기 탄성부재(140)의 탄성계수에 종속적일 수 있다.

구체적으로, 상기 탄성부재(140)는 고정부(110)인 케이스(112)에 결합하는 고정단부(142), 진동부(130)인 홀더(136)에 결합하는 자유단부(146) 및 상기 고정단부(142)와 상기 자유단부(146)를 연결하는 적어도 하나의 연결스트립부(144)를 구비하는 판스프링일 수 있다.

즉, 상기 고정단부(142)는 상기 케이스(112)의 밀폐측 하부면에 고정되는 부분일 수 있으며, 상기 자유단부(146)는 홀더(136)의 내측수평부(136c) 및 외측수평부(136b) 중 적어도 하나의 상면에 고정되는 부분일 수 있다.

또한, 상기 연결스트립부(144)는 상기 고정단부(142)와 일단이 연결되고 나선 반향으로 휘어져 탄성력을 발생시키는 부분일 수 있다.

여기서, 상기 탄성부재(140)의 표면의 소정영역에는 댐핑증가부(145)가 부착될 수 있으며, 상기 댐핑증가부(145)에 의해 상기 탄성부재(140) 자체의 댐핑계수를 증가시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 댐핑증가부(145)는 상기 탄성부재(140)의 연결스트립부(144)의 소정영역에 부착될 수 있으며, 상기 연결스트립부(144)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 일면의 전체 또는 일부에 부착될 수 있다.

상기 댐핑증가부(145)는 상기 탄성부재(140)에 코팅 처리에 의해 부착될 수 있으며, 러버 재질일 수 있다.

또한, 상기 댐핑증가부(145)는 우레탄(urethane)을 포함하는 재질일 수 있으며, 두께는 수 μm수준으로 형성될 수 있다.

상기와 같이 탄성부재(140)에 부착되는 댐핑증가부(145)로 인해 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)는 원하지 않는 고주파 영역에서 발생되는 탄성부재(140)의 고유 모드인 서징 모드에서의 탄성부재(140)와 케이스(112) 또는 상기 탄성부재(140)와 질량체(134)와의 터치를 방지하여 소음 불량과 터치에 의한 탄성부재(140)의 파괴를 미연에 방지할 수 있다.

다시 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)는 케이스(112)의 내부에 배치되는 진동부(130), 즉, 질량체(134) 및 탄성부재(140)에 의해 결정되는 기계적 공진주파수와 대응되는 공진주파수를 갖는 전자기력(전류)을 가진시켜 진동을 발생시키게 되는데, 이 경우 필연적으로 원하지 않는 주파수 대역의 신호가 섞이게 된다.

여기서, 필연적으로 원하지 않는 주파수 대역의 신호는 진동부(130)가 정상적인 상하 방향으로의 진동이 아닌 이상 진동을 유발시키게 되며, 특히, 질량체(134)와 무관하게 탄성부재(140)만 진동하는 서징 모드를 유발시키게 된다.

즉, 서징 모드는 원하지 않는 주파수 대역 중 고주파 대역대인 4000Hz 내지 6000Hz에 대응되는 주파수 신호에 의해 탄성부재(140)의 연결스트립부(144)만이 진동하는 현상일 수 있으며, 이러한 현상은 탄성부재(140)와 케이스(112) 또는 상기 탄성부재(140)와 질량체(134)와의 터치를 유발하여 소음 불량을 야기시키게 된다.

상기와 같은 서징 모드는 탄성부재(140)가 존재하는 한 필연적으로 발생될 수 밖에 없는 현상이므로, 소음 불량을 최소화하기 위해서는 서징 모드에 의한 탄성부재(140)의 진동을 최소화하여야 한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)에서는 탄성부재(140)에 댐핑증가부(145)를 부착시킴으로써 서징 모드에 의한 상기 탄성부재(140)의 진동을 최소화하고 있다.

도 5를 참조하면, 댐핑증가부(145)가 부착된 선형 진동자(A)의 경우 댐핑증가부가 부착되지 않은 종래의 선형 진동자(B)에 비해 서징 모드에서의 진동 변위가 크게 감소된 것을 확인할 수 있다.

여기서, 도 5는 유한요소 모델을 이용하여 공진에 의한 탄성부재(140)의 변위 변화를 하모닉(harmonic) 해석을 통해 검증한 그래프로, 댐핑증가부(145)의 댐핑계수는 0.1이며, 두께는 20μm로 코팅된 경우를 가정하였다.

도 5에 도시된 바와 같이, 원하지 않는 주파수 대역 중 서징 모드를 유발시키는 고주파 대역대(4000Hz 내지 6000Hz)에서 댐핑증가부(145)가 코팅된 탄성부재(140)의 경우가 종래의 경우보다 상기 탄성부재(140)의 변위 변화가 크게 감소된 것을 알 수 있다.

추가로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)는 코일(132)에 전원이 인가되도록 기판(150)을 구비할 수 있으며, 상기 기판(150)은 인쇄회로기판일 수 있다.

여기서, 상기 기판(150)은 진동부(130)의 진동시 마그네트(122)와 비접촉되도록 상기 마그네트(122)를 통과시키는 관통홀(152)을 구비할 수 있다.

즉, 상기 관통홀(152)은 상기 마그네트(122)와 상기 기판(150)과의 접촉을 방지할 수 있으며, 상기 진동부(130)의 진동 및 운동시에 진폭에 제한이 없도록 하여 상기 진동부(130)의 최대 진동량을 확보할 수 있다.

따라서, 상기 관통홀(152)에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)는 보다 안정적인 선형 진동을 구현할 수 있다.

구체적으로, 상기 기판(150)의 일단은 상기 진동부(130)와 결합하여 자유단이 될 수 있으며, 타단은 고정부(110)에 결합되어 고정단이 될 수 있다.

상기 고정부(110)에 결합되는 상기 기판(150)의 타단에는 코일(132)에 전원을 공급하기 위한 전원연결단자(154)가 형성될 수 있으며, 고정부(110)인 케이스(112)의 외부에 배치될 수 있다.

또한, 상기 기판(150)의 일면에는 상기 진동부(130)의 진동에 따른 상기 진동부(130)와 고정부(110)인 브라켓(114)과의 접촉을 방지하도록 하는 댐퍼(160)가 구비될 수 있다.

상기 댐퍼(160)는 상기 진동부(130)의 선형운동에 따른 접촉을 방지하도록 탄성재질로 이루어질 수 있으며, 상기 진동부(130)의 과도한 진동으로 상기 진동부(130)가 상기 브라켓(114)에 접촉되어 터치소음이 발생되는 것을 방지하는 동시에 상기 진동부(130)의 마모를 방지할 수 있다.

여기서, 상기 댐퍼(160)는 외부충격이 있는 경우 외부충격을 흡수하도록 재질은 러버, 콜크, 프로필렌 또는 포론 등 충격을 흡수할 수 있는 다양한 재질이 사용될 수 있다.

다만, 상기 댐퍼(160)는 도 1 내지 도 4에서는 기판(150)의 하면에 구비되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 케이스(112)의 상부의 내부 밀폐면 또는 브라켓(114)의 상면에 구비되어도 무방함을 밝혀둔다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자(200)는 마그네트(222) 및 요크플레이트(224)의 형성 위치를 제외하고는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)와 동일하므로 상기 마그네트(222) 및 상기 요크 플레이트(224)의 형성 위치 이외의 설명은 생략하기로 한다.

마그네트(222)는 고정부(210)에 결합되기는 하나, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)와는 상이하게 고정부(210)의 브라켓(214)이 아닌 케이스(212)의 내부 밀폐면에 결합될 수 있다.

따라서, 상기 탄성부재(240)는 상하 진동시 마그네트(222)와의 접촉을 방지하기 위해 중앙에 상기 마그네트(222)의 외경보다 크게 형성되는 홀을 구비할 수 있다.

여기서, 상기 마그네트(222)의 일면인 하부면에는 상기 마그네트(222)와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일(232)을 거쳐 상기 마그네트(222)로 흐르는 자속을 원활하게 형성하도록 하는 요크플레이트(224)가 결합될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자(300)는 마그네트(322)를 제외하고는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)와 구성 및 효과가 동일하므로 상기 마그네트(322) 이외의 설명은 생략하기로 한다.

마그네트(322)는 제1 및 제2 마그네트(322a, 322b)를 포함할 수 있다.

상기 제2 마그네트(322b)는 고정부(310)인 케이스(312) 상부의 내부 밀폐면에 접촉되어 형성될 수 있으며, 상기 제1 마그네트(322a)는 브라켓(314)의 상면에 결합되어 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 마그네트(322a, 322b)는 자기장을 발생시키도록 각각 수직방향으로 상하부가 서로 다른 극으로 착자되어 일정세기의 자력을 발생시키는 원통형의 영구자석이며, 상기 제1 및 제2 마그네트(322a, 322b)는 케이스(312) 상부의 내부 밀폐면 및 브라켓(314)의 상부면에 고정 배치되도록 접착제 등을 매개로 접착될 수 있다.

상기 제1 및 제2 마그네트(322a, 322b)는 자력을 발생시키도록 같은 극성이 서로 마주보도록 위치할 수 있으며, 이격되어 형성될 수 있다.

극성을 서로 마주보도록 배치되는 상기 제1 및 제2 마그네트(322a, 322b)에 의해 상기 제1 및 제2 마그네트(322a, 322b) 사이에 존재하는 자기력선이 반경방향 외측으로 퍼져 나가게 되어 자기효율이 높아지게 되며, 특히 상기 제1 및 제2 마그네트(322a, 322b)의 외측에 위치하는 코일(332)이 쇄교되는 곳에 자기력이 집중되게 되어 동일 체적에서 동일한 전류를 소비한다면 단일개의 마그네트에 비해 전자기력을 크게 구현할 수 있고, 보다 큰 진동량을 구현할 수 있다.

다만, 상기 마그네트(322)는 제1 및 제2 마그네트(322a, 322b)로 형성된 것에 한정하지 않으며, 극성이 서로 마주보도록 위치할 수 있는 경우라면 3개 이상의 마그네트로 형성되어도 무방함을 밝혀둔다.

여기서, 상기 제1 마그네트(322a)의 일면인 상부면에는 상기 제1 마그네트(322a)와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일(332)을 거쳐 상기 제1 마그네트(322a)로 흐르는 자속을 원활하게 형성하도록 하는 요크플레이트(324)가 결합할 수 있다.

다만, 상기 요크플레이트(324)는 상기 제1 마그네트(322a)와 상기 제2 마그네트(322b) 사이에 배치되어도 무방함을 밝혀둔다.

이상의 실시예를 통해, 탄성부재(140, 240)에 댐핑증가부(145)를 부착시킴으로써 원하지 않는 고주파 영역에서 발생되는 탄성부재(140, 240)의 고유 모드인 서징 모드에서의 탄성부재(140, 240)와 케이스(112, 212, 312) 또는 상기 탄성부재(140, 240)와 질량체(134)와의 터치를 방지하여 소음 불량과 터치에 의한 탄성부재(140, 240) 파괴를 미연에 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

100, 200, 300: 선형 진동자 110, 210, 310: 고정부
120: 자계부 122, 222, 322: 마그네트
130: 진동부 132, 232, 332: 코일
134: 질량체 136: 홀더
140, 240: 탄성부재 145: 댐핑증가부
150: 기판 160: 댐퍼

Claims

일정크기의 내부공간을 제공하는 고정부;
상기 내부공간에 배치되고 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트;
상기 마그네트와 대향하게 배치되어 상기 마그네트와의 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 질량체를 구비하는 진동부; 및
상기 고정부와 상기 진동부에 결합하여 상기 진동부의 진동을 매개하며, 표면의 소정영역에 댐핑증가부가 부착되는 탄성부재;를 포함하는 선형 진동자.
제1항에 있어서,
상기 댐핑증가부는 상기 탄성부재에 코팅되는 선형 진동자.
제1항에 있어서,
상기 댐핑증가부는 러버 재질로 형성되는 선형 진동자.
제1항에 있어서,
상기 댐핑증가부는 우레탄(urethane)을 포함하는 선형 진동자.
제1항에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 고정부에 결합하는 고정단부, 상기 진동부에 결합하는 자유단부 및 상기 고정단부와 상기 자유단부를 연결하여 탄성력을 제공하는 적어도 하나의 연결스트립부를 포함하며,
상기 댐핑증가부는 적어도 하나의 상기 연결스트립부의 소정영역에 부착되는 선형 진동자.
제1항에 있어서,
상기 코일에 전원인 인가되도록 일단은 상기 진동부와 결합하여 자유단이 되고 타단은 상기 고정부에 결합되어 고정단이 되는 기판;을 더 포함하는 선형 진동자.
제1항에 있어서,
상기 고정부는 상기 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스 및 상기 내부공간은 밀폐하는 브라켓을 포함하며,
상기 마그네트는 상기 브라켓의 일면 또는 상기 케이스의 일면에 결합하는 선형 진동자.
제1항에 있어서,
상기 고정부는 상기 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스 및 상기 내부공간은 밀폐하는 브라켓을 포함하며,
상기 마그네트는 다수개로 형성되어 상기 케이스의 일면과 상기 브라켓의 일면에 각각 결합하는 선형 진동자.
일정크기의 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스와 상기 내부공간을 밀폐하는 브라켓을 구비하는 고정부;
상기 내부공간에 배치되고 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트;
상기 마그네트와 대향하게 배치되어 상기 마그네트와의 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일 및 질량체를 고정 지지하는 홀더를 구비하는 진동부; 및
상기 고정부와 상기 진동부에 결합하여 상기 진동부의 진동을 매개하며, 표면의 소정영역에 러버 재질의 댐핑증가부가 코팅되는 탄성부재;를 포함하는 선형 진동자.