JP5496990B2 - リニア振動デバイス - Google Patents

Description

本発明はリニア振動デバイスに関する。詳しくは、外部で入力された特定周波数の電気信号によって重量体を含んだ振動体が上下に動作して、大きさと振動が変化しながら携帯電話など電子器機に振動を発生させるように発明されたリニア振動デバイスに関するのである。

一般的に携帯電話では着信状態を知らせてくれるために、ベルあるいはメロディーをたくさん常用しているが、これは周辺に騒音を発生して他人に不快感を与えてしまう。

これを解決しようと、音ではない振動で着信状態を知らせてくれるように考案されたものが振動モーターであり、このような振動モーターにおいて、ブラッシュを用いた一般的なＤＣモーターに振動体をつけて用いるのが、一般的な方式である。

しかし、この方式はブラッシュを使うので寿命の制限が発生し、多様な振動モードの使用上の制限が発生するので、現在、タッチパネル式携帯電話が流行しており早い応答の振動モーターが消費者から要求されているが、消費者の要求を満たしにくい。

このような問題点を解決しようと、ブラッシュを使わず、上下に動作する振動デバイスとして、韓国特許１０−０７３５２９９号として登録された"垂直振動子"と韓国特許１０−０９３４５８４号として登録された"リニア振動モーター"があるが、このような構造のリニア振動デバイスは、コイルがマグネットとヨークの間を上下動作しなければならないので、十分な両方のギャップの確保が必要であり、コイルとマグネットとの間の相互の力によって制限なく継続的な上部への上昇と下部への下降が発生する。

従って、他の構成品との機械的な接触によって、ノイズが発生するおそれが高く、ダンパと磁性流体を使っているが、これによって生産性及び進行性特性低下が発生して、根本的な解決点を捜すことができないから、生産性低下の抑制及び十分な製品信頼性確保が難しい。

韓国登録特許第１０−０７３５２９９号公報 韓国登録特許第１０−０９３４５８４号公報

本発明は、このような問題点を解決しようと発明されたリニア振動デバイスに関するものであり、外部で入力された特定周波数の電気信号につれて、大きさと振動が変化されることができるように構成しながら、上下動作の時にこれ以上移動しないように磁気回路的に止めるように発明された方式で、タッチ（接触）性の騒音を大きく改善すると共に一方のギャップのみ維持することによって生産性を極大化したリニア振動デバイスに関するものである。

本発明は、前記のような従来の振動モーターの構造上の問題点を解決して、ブラッシュと整流子を取り去って寿命を半永久的に保つことができるリニア振動デバイスを提供することを目的とする。

更に、本発明の他の目的は、上下動作の時にコイルとマグネットとの間のギャップを一方のみ維持しながら、製品の信頼性を確保すると共に上下動作がこれ以上移動しないように磁気回路的に止めるようにして機械的に接触しないようにして、タッチ性騒音及び磁気的に安定的な動作及び早い応答速度を具現するリニア振動デバイスを提供することである。

前記の目的を果たすための本発明のリニア振動デバイスは、一部のへりから突出した拡張片を有するブラケットと結合されながら外部の電気的信号をコイルに伝達してくれるためのプリント回路板と、その上面にコイルを結合して外部の電気的信号による電磁気力を発生し、発生した電磁気力の力を一方向に極大化するように構成されたヨークとを有する固定体を備える。

更に、本発明のリニア振動デバイスは、コイルによって形成されたヨークの電磁気力に対応磁界を形成するように構成された永久磁石（マグネット）と、永久磁石の磁力を一方向に集中するように構成された上側プレートと下側プレートと、ヨークによる集中された電磁気力に対応して上下で動作され、この上下動作に体感振動を高めるように構成された振動子とを有する振動体を備える。

更に、振動体を、外部に振動音を送るために、弾性部材と結合した後、内部が空いているカバーのケースの内側面に固定してから、一部のへりから突出した拡張片を有するブラケットと結合してリニア振動デバイスを完成する。

このような構造で成り立った本発明のリニア振動デバイスは、磁気場を発生するマグネットとマグネットの磁力を一方向に集中するように形成された上側プレートと下側プレートとで構成され、コイルに電気的信号によって集中されたヨークの電磁気力と引力及び斥力によって上下で動作し、上下で動作した振動音は、弾性部材を通じて内部が空いているカバーを通じて、外部に伝達して電子器機などを振動させることができる。

更に、上下動作は、ヨークの磁力と、上側プレートおよび下側プレートの磁力とに合わせて上下移動を制限して安定的な動作をして、上側と下側に接触しないように、十分なギャップを確保可能で上下動作の時にコイルとマグネットの間に一方のギャップ管理のみ行なうようにすることで生産性及び耐久性を向上させることができる。

このような本発明のリニア振動デバイスは、既存の振動モーターに適用されるブラッシュと整流子を用いないから、振動モーターの寿命を半分永久的に保つことができるという長所があり、既存のリニア振動デバイスが上下動作の時に磁気的に止めるようにして安定的な具現が可能で、コイルとマグネットとの間に一方のギャップのみ管理することで、生産性及び耐久性を大きく向上させて製品の信頼性を高めるように構成された製品である。

本発明によるリニア振動デバイスの分解斜視図である。 本発明によるリニア振動デバイスの断面図である。 従来のリニア振動モーターの断面図である。 従来のリニア振動デバイスの改善された方式の断面図である。 本発明による磁界の構成を表した断面図である。 本発明による下側固定磁界を表した断面図である。 本発明による上側固定磁界を表した断面図である。 ブラッシュと整流子を用いた従来方式の振動モーターの断面図である。 本発明の技術が適用されたリニア振動デバイスの他の例を表した断面図である。

以下、添付される図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明する。
図１のように本発明によるリニア振動デバイスは、永久磁界を作るマグネット２３と、前記マグネット２３の磁力方向を特定方向に集中するために結合した下側プレート２２及び上側プレート２４と、前記上側プレート２４と結合されて体感振動を高めるように構成された振動子２１とで組み立て結合された振動体２０を備える。

この時、振動体２０を構成する振動子２１は、通常的に鉄より重い質量を有することが望ましい。

また、本発明によるリニア振動デバイスは、振動体２０の振動音を効果的に外部に伝達するために上側プレート２４の上側面と結合されて振動体２０の動作が上下に一定方向に動くことを助けるよう構成された弾性部材３１と、前記弾性部材３１と結合して外部に振動音を伝達し内部が空いているケース３２とを備える。

更に、前記振動体２０に連結された弾性部材３１は、始まり部位が上側プレート２４に結合するようにし、終り部位がケース３２に結合するようにして振動体２０の上下動作の時、振動体２０の揺れを最小化することができるようにし、中央が貫通されている形態が望ましく、振動子２１との結合を容易にするために上側プレート２４は下側プレート２２より大きいことが望ましい。

更に、本発明によるリニア振動デバイスは、前記振動体２０の下側面において、電磁気力を発生することができるコイル１４と、前記コイル１４によって発生した電磁気力を極大化するようにコイルの内部に挿入が可能で一方向で集中するように構成されたヨーク１５と、外部から伝達される特定周波数の電気信号を伝達することができるプリント回路板(ＰＣＢ)１２と、内部が空いているカバーの一部のへりから突出した拡張片を有するブラケット１１とで構成された固定体１０を備える。

この時、コイル１４によって発生した電磁気力を極大化するために使われたヨーク１５は、コイル１４の内部に挿入するように外径がコイル１４の内径より小さくなければならず、コイル１４によって集中された電磁気力を上側プレート２４と下側プレート２２による磁力線に対応するように同じ一軸方向に突起円柱１５Ａ形態のように形成するのが望ましい。

更に、プリント回路板１２とコイル１４の余裕線を半田付けまたは溶接で結合して外部の電気的信号をコイルに伝達し、振動体の上下動作の時、コイル半田付けまたは溶接部位を保護するために保護板１３を付着して保護することが望ましい。

更に、前記コイル１４は、環形形象で構成されることが望ましく、前記コイル１４はマグネット２３に挿入されることができるようにマグネット２３の内部直径がコイル１４の外部直径より大きく形成した環形形象であることが望ましい。

図２は、前記の構成品となる本発明の全体組立図の断面図であり、図３は従来のリニア振動モーターの断面図である。

マグネット８２の磁力によってヨーク８４にはＳ極が、プレート８３にはＮ極が、それぞれ形成されて一側方向に磁気的回路が形成されたと仮定し、電気信号＋Ａによってコイル８７は、上側にＮ極が形成されたと仮定すれば、フレミングの左手法則によって振動体８０は、下方向に移動するようになり、電気信号＋Ａが印加されている間に振動体８０は持続的に下側に移動しようとしてブラケット８８とぶつかることになる。

反対に電気信号−Ａがコイル８７に印加されれば、上側にＳ極が形成されてフレミングの左手法則によって振動体８０は上方向に移動することになり、電気信号−Ａが印加されている間に持続的に振動体は上部に移動しようとしてケース８１または弾性部材８６にぶつかるようになって機械的タッチ騒音が発生することになる。

図４は、従来のリニア振動モーターが有しているタッチ性騒音を克服するために、下側にはダンパ１７０と上側には磁性流体１６０を使った例であり、電気信号＋Ａによって振動体１００は、下方向に降りるようになり、ブラケット１１５とぶつかることになる。

これを防止するために下側にダンパ１７０を用い、ダンパ１７０の材質として衝撃が吸収されるものを用いているが、これは振動体１００の動作による機械的な衝撃を避けることができず、１００％吸収することができないので、振動体１００の機械的衝撃音が、ダンパ１７０に伝達されて機械的騒音を発生させ、これは携帯電話及び電子器機と結合した製品の共振周波数とかみ合ってより一層、重複されて多くの高周波性ノイズを増幅して振動異音が発生する。これは消費者に不快感を誘発させ、生産ラインでの振動異音によった不良発生の原因になる。

反対に電気信号−Ａによって振動体１００は、上方向に上昇するようになり、ケース１１０あるいは弾性部材１３０にぶつかることになる。これを防止するために磁力によって磁性体になることができる磁性流体１６０を用いて接触しないようにしているが、更に、これも磁性流体１６０の量によって振動体１００の衝撃が変わり、これを克服するために磁性流体１６０の量を増加させれば振動体１００の上下動作を制限するようになって振動量が急激に減るという短所が発生して適切な量の管理が難しく、適切な量を管理してもリニア振動モーターが設けられた携帯電話は、可変される多くの環境と位置で携帯して使うので、初期特性のために適切な量を維持することができず、進行性騒音及び特性低下の一原因になる。

図５は、従来の問題点を克服するための磁気回路の構成に関する図であり、マグネット２３の磁力は、上側プレート２４と下側プレート２２によって一方向に流れる磁気力線を発生させ、これに対応するコイル１４による電磁気力は、中央にあるヨーク１５を通じて磁気力線が集められ、ヨーク１５の突起円柱１５Ａの部位に集められて発散するようになって、上側プレート２４と下側プレート２２に集められた磁気力と交番電源によってヨーク１５の突起円柱１５Ａに集められた電磁気力との引力及び斥力によって上下に振動体２０は動作することになる。

図６は、本発明による下側固定磁界を表した断面図であり、振動体２０のマグネット２３によって発生した永久磁界は、上側プレート２４の一方向にＳ極を形成し、下側プレート２２には、Ｎ極が形成されて外部から入力される特定周波数の電気信号＋Ａによってコイル１４には電磁気力が発生する。

この電磁気力が発生したコイル１４は、ヨーク１５の一方向に集中され、マグネット２３によってＮ極が形成された下側プレート２２には、押し出す斥力が発生し、上側プレート２４には引力が発生して、振動体２０は下側に急速に移動される。

このように移動された振動体２０は、磁気的に安定した位置に到達して電気信号＋Ａが持続的に印加されても止まることになる。これにより、磁気的に安定した位置に振動体２０を止めるようにできて安定的な動作を維持することができる。

図７は、本発明による上側固定磁界を表した断面図であり、振動体２０のマグネット２３によって発生した永久磁界は、上側プレート２４の一方向にＳ極を形成し、下側プレート２２にはＮ極が形成され、外部から入力される特定周波数の電気信号−Ａによってコイル１４には、反対の電磁気力が発生する。

これによってヨーク１５には反対方向のＳ極が形成され、マグネット２３によってＳ極が形成された上側プレート２４には、押し出す斥力が発生し、下側プレート２２には引力が発生して振動体２０は上方向に急速に移動される。

こう移動された振動体２０は磁気的に安定された位置に到達して電気信号−Ａが持続的に印加されても止まるようになる。これにより磁気的に安定された位置に振動体を止めることができて安定的な動作を維持することができる。

こんなに電気信号＋Ａと電気信号−Ａの矩形派に近いサイン波が交番でコイル１４に早く印加されれば、ヨーク１５は交番磁界を突起円柱１５Ａに集中するようになって振動体２０は、上下動作をするようになって上下動作した振動体２０による振動音は外部に弾性部材３１を通じて、内部が空いているカバーのケース３２に伝達して外部に送られる。

図８は、ブラッシュ１０５と整流子１１１を用いた従来方式の振動モーターを表した断面図である。

以上のように、本発明によるリニア振動デバイスは、既存の振動モーターに適用されるブラッシュ１０５と整流子１１１を使わないから、振動モーターの寿命を半永久的に保つことができる。

更に、同じ方式について提起された問題点である、上下動作による振動体（８０、１００）と、ケース（８１、１１０と）、ブラケット（８８、１１５）とのタッチ（接触）性騒音を防止するために、磁性流体１６０とダンパ１７０を用いているが、これによる機械的振動異音及び進行性の振動特性が低下することを防止するために、上側プレート２４と下側プレート２２を用いてコイル１４の磁力を極大化したヨーク１５との引力及び斥力を利用して磁気的に安定に止めるように構成して、安定的な動作特性及び早い回答速度を大きく効果的に向上させることができる。

図９は、本発明の技術が適用されたリニア振動デバイスの他の変形実施例を表す断面図であり、弾性部材１３を下側ブラケット１１に結合して構成したことにより、リニア振動デバイスの組立の容易性を提供する効果を有する。

更に、図面の実施例に関して表し説明したが、以下の請求範囲による本発明の精神や分野を脱しない限度内で、本発明が多様に改造及び変化されることができるということを当業界で通常の知識を有する者が容易に分かることができることを示唆する。

１０ 固定体
１１ ブラケット
１１Ａ 中央突起ホール
１２ プリント回路板
１３ 保護板
１４ コイル
１５ ヨーク
１５Ａ 突起円柱
１５Ｂ 下側円柱部位
２０ 振動体
２１ 振動子
２２ 下側プレート
２３ マグネット
２４ 上側プレート
３１ 弾性部材
３２ ケース
８０ 振動体
８１ ケース
８２ マグネット
８３ プレート
８４ ヨーク
８５ 振動子
８６ 弾性部材
８７ コイル
８８ ブラケット
１００ 振動体
１０５ ブラッシュ
１１０ ケース
１１１ 整流子
１１５ ブラケット
１２２ ヨーク
１２４ マグネット
１２６ プレート
１３０ 弾性部材
１４２ 振動子
１５０ コイル
１６０ 磁性流体
１７０ ダンパ

Claims (5)

1. 磁界を作るマグネット２３；マグネット２３の磁力方向を一方向に集中するために結合した下側プレート２２；マグネット２３の磁力方向を一方向で集中するようにした上側プレート２４；及び上側プレート２４と結合され体感振動を高めるように構成された振動子２１；で組み立て結合された振動体２０と、
   前記振動体２０の振動音を効果的に外部に伝達するために上側プレート２４の上側面と結合されて振動体２０の動作が上下で一定方向に動くことを助けることができるように構成された弾性部材３１と、
   前記弾性部材３１と結合して外部に振動音を伝達する内部が空いているケース３２と、
   前記振動体２０の下側面には、電磁気力を一方向に集中させるヨーク１５；ヨーク１５と結合して電磁気力を発生させるコイル１４；コイル１４と結合して外部から伝達される特定周波数の電気信号を伝達することができるプリント回路板１２；及びプリント回路板１２と結合されると共に、一部のへりから突出した拡張片を有するブラケット１１；で組み立て結合された固定体１０とを備え、
   ヨーク１５は、コイル１４の電磁気力を集中し安定的な磁気の特性を維持するために使われたヨーク１５の外径がコイル１４の内径より小さく、ヨーク１５の上側部位の一部分の形象は、コイル１４によって集中された電磁気力を上側プレート２４と下側プレート２２による磁力線に対応するように、コイル１４の外径より大きい外径を有し突起円柱１５Ａ形態のように構成され、ヨーク１５の断面形状はＴ字形状であり、
   ブラケット１１は、ヨーク１５を固定するためにヨーク１５の下側円柱部位１５Ｂが位置する中央部位位置に中央突起ホール１１Ａを有する
   ことを特徴とするリニア振動デバイス。
2. マグネット２３は、ヨーク１５に集められた電磁気力に対応するようにヨーク１５の外径より大きい内径を有する環形形態である
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニア振動デバイス。
3. マグネット２３の磁界を一方向に集中させるために上側面と下側面にはマグネット２３の環形形態と同じ環形形態の上側プレート２４と下側プレート２２を構成する
   ことを特徴とする請求項２に記載のリニア振動デバイス。
4. 下側プレート２２と上側プレート２４において、上側プレート２４は、下側プレート２２より外径が大きく、振動子２１との結合が容易である
   ことを特徴とする請求項３に記載のリニア振動デバイス。
5. プリント回路板１２とコイル１４の余裕線を半田付けまたは溶接で結合して外部の電気的信号をコイル１４に伝達し、振動体２０の上下動作の時にコイル１４の半田付けまたは溶接部位を保護するために、保護板１３を付着して構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニア振動デバイス。

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