KR100540288B1 - Dynamic micro vibrator of direct current driving - Google Patents
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Abstract
본 발명은 별도의 구동회로 없이도 직류 전원을 통해 상하진동이 이루어지고, 항상 공진점에서 진동함에 따라 진행성 진동 감소 현상이 발생되지 않는 직류 구동 방식의 다이나믹 마이크로 진동기에 관한 것으로, 본 발명 요크, 영구자석, 플레이트를 포함하는 마이크로 진동기에 있어서, 상기 요크를 고정 지지하는 판스프링; 상기 요크와 상기 플레이트 사이에 위치하며, 고정 결합되는 코일; 및 상기 코일에 공급되는 직류 전원을 스위칭하기 위해 일측이 인쇄회로기판의 접속 패턴에 연결된 적어도 두 개 이상의 스프링 전극단자를 포함하고, 상기 스프링 전극단자의 타측이 상기 판스프링의 수직 절곡된 연장 부분에 접촉되며, 상기 판스프링의 수직 절곡된 연장 부분의 단부로부터 상기 요크의 외측벽에 절연체가 부착된 것을 특징으로 하는 직류 구동 방식의 다이나믹 마이크로 진동기를 제공한다.The present invention relates to a dynamic micro-vibrator of the direct current drive type vibration up and down through a DC power supply without a separate drive circuit, the progressive vibration reduction phenomenon does not occur as always vibrating at the resonance point, the present invention yoke, permanent magnet, A micro vibrator comprising a plate, comprising: a leaf spring for holding and supporting the yoke; A coil positioned between the yoke and the plate and fixedly coupled; And at least two spring electrode terminals, one side of which is connected to a connection pattern of a printed circuit board, to switch the DC power supplied to the coil, and the other side of the spring electrode terminal is extended to the vertically bent portion of the leaf spring. And an insulator attached to an outer wall of the yoke from an end of the vertically bent extended portion of the leaf spring.
마이크로, 진동기, 판스프링, 스프링, 스위칭, 직류 전원, 다이나믹 Micro, Vibrator, Leaf Spring, Spring, Switching, DC Power, Dynamic
Description
도 1은 종래의 교류구동방식 진동, 음향 복합 모드 마이크로 스피커의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional AC drive vibration, acoustic composite mode micro speaker.
도 2a는 본 발명에 따른 직류구동 내자형 다이나믹 마이크로 진동기의 단면도.Figure 2a is a cross-sectional view of a direct-current drive magnetic dynamic micro vibrator according to the present invention.
도 2b는 본 발명에 따른 직류구동 외자형 다이나믹 마이크로 진동기의 단면도.Figure 2b is a cross-sectional view of the direct-acting external magnetic dynamic micro vibrator according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 판스프링의 평면도.3 is a plan view of a leaf spring according to the present invention.
도 4a는 본 발명에 따른 PCB 전극단자의 전.후면 전극패턴 및 양면의 통전 위치 구성도.Figure 4a is a front and rear electrode pattern of the PCB electrode terminal according to the present invention and the configuration of the energization position of both sides.
도 4b 및 도4c는 본 발명에 따른 PCB 전극단자와 고정코일 및 스프링 전극단자의 결합 상태를 설명하기 위한 평면도 및 저면도.Figure 4b and Figure 4c is a plan view and a bottom view for explaining the coupling state of the PCB electrode terminal, the fixed coil and the spring electrode terminal according to the present invention.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 직류구동 다이나믹 마이크로 진동기의 구동원리를 설명하기 위한 단면도.5A to 5C are cross-sectional views for explaining the driving principle of a DC driving dynamic micro vibrator according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
3 : 하측 커버 4 : PCB 전극단자3: Lower cover 4: PCB electrode terminal
7 : 플레이트 8 : 영구자석7: plate 8: permanent magnet
9 : 요크 14 : 하우징9: yoke 14: housing
15 : 하우징 가이드 16 : 판 스프링15: housing guide 16: leaf spring
17 : 자기회로 가이드 18 : 절연패드17: magnetic circuit guide 18: insulation pad
19 : 스프링 전극단자 20 : 고정코일19: spring electrode terminal 20: fixed coil
본 발명은 초소형 휴대용 전자기기의 착신 전달용 진동 재생을 목적으로 사용되는 마이크로 진동기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구자석으로 구성된 자기회로 질량체를 고정코일에서 발생된 자기장의 반발력과 판스프링의 복원력을 통해 상.하 방향으로 구동시키되, 도전성 판스프링과 스프링 전극단자의 자동 스위칭 작용을 가능하게 하여, 별도의 구동회로를 구성하지 않고 직접적인 직류 전원을 인가함으로서 상,하 운동의 발생 및 그 전달이 가능한 판스프링 방식의 다이나믹 마이크로 진동기에 관한 것이다.The present invention relates to a micro vibrator used for the purpose of vibration reproduction for transmission transmission of a micro portable electronic device, and more particularly, a magnetic circuit mass body composed of permanent magnets is used to recover the repulsive force of the magnetic field generated from the fixed coil and the restoring force of the leaf spring. It can be driven up and down through the switch, and enables the automatic switching action of the conductive plate spring and the spring electrode terminal, and enables the generation and transfer of up and down movement by applying direct DC power without constructing a separate driving circuit. The present invention relates to a leaf spring dynamic micro vibrator.
종래의 진동기는 편심된 질량체를 회전시켜 발생된 비대칭 원심력을 진동원 으로 활용하는 회전 방식과, 스피커의 구조 및 원리와 같은 무빙코일 방식의 다이나믹 방식 즉, 상.하 운동방식으로 크게 구분할 수 있다. 상기 회전 방식의 경우는 직류 전원을 사용하지만, 다이나믹 방식은 그 구조적 특징상 교류 전원을 사용하여야 한다.Conventional vibrators can be divided into a rotation method that utilizes the asymmetric centrifugal force generated by rotating the eccentric mass as a vibration source, and a dynamic method of moving coil type, that is, a moving coil method, such as a structure and principle of a speaker. In the case of the rotation method, a direct current power source is used, but the dynamic method should use an AC power source due to its structural features.
그간 초소형 휴대용 전자기기(특히 휴대 전화기)에서의 착신 전달용 진동기로서는 원통형 또는 동전형 형태의 모터식 회전 진동기가 그 주류를 이루고 있었다. 하지만, 다기능 부품이 요구되는 추세에 따라 새로운 시장의 개척을 위해 근래 2~3년에 걸쳐 한국과 일본의 다수의 마이크로 스피커 업체들은 스피커의 원리 및 그 이론적 구조를 활용하여, 가청영역 주파수 범위의 교류 전기 신호원으로 진동과 음향의 재생 기능이 통합된 형태의 진동, 음향 복합 모드 마이크로 스피커를 제안한 바 있다.In the past, as a vibrator for incoming calls in an ultra-small portable electronic device (particularly, a mobile phone), a cylindrical or coin-type motor rotary vibrator has been mainstream. However, in the recent two to three years, many micro-speaker companies in Korea and Japan have utilized the principles of the speaker and its theoretical structure to develop new markets in accordance with the demand for multifunctional components. We have proposed a vibration, acoustic composite mode micro speaker that integrates vibration and sound reproduction as an electrical signal source.
그러나, 이와 같은 복합 모드 마이크로 스피커는 진동의 재현 기능에 있어 휴대 전화기가 갖는 출력 신호 전달 체계에 대한 원천적 정합 결함과 설혹 정합되었다 하더라도 판스프링의 진행성 변화에 따라 공진 주파수가 변화하게 되고, 이에 따라 진동력의 감소 현상으로 인하여 실제적으로 상용화하지 못하고 있다.However, such a mixed mode micro speaker, even if matched with the original matching defect for the output signal transmission system of the mobile phone in the reproduction function of the vibration, the resonance frequency changes according to the change of the leaf spring progression. Due to the reduction of power, it is not practically commercialized.
한편, 회전 방식인 모터식 진동기는 코어형과 코어리스형의 두 가지 형태가 존재하며, 코어리스형의 진동기가 휴대용 단말기의 착신 전달용으로 현재 주로 사용되고 있다. 상기의 모터들은 기본적으로 회전자와 비대칭 질량이 별도로 형성되어, 결합되는 원통형 형태로 구성되어 있고, 그밖에도 회전자축 상의 일부에 권취된 코일을 비대칭 배열하여 별도의 비대칭 질량을 추가하지 않고도 비대칭 원심 진 동의 발생을 가능하게 한 동전형 진동기도 상품화되어 있다.On the other hand, there are two types of a motor-type vibrator of the rotation type, a core type and a coreless type, and the coreless type vibrator is mainly used for the incoming transmission of a portable terminal. The motors are basically formed in a cylindrical shape in which the rotor and the asymmetric mass are formed separately and combined. In addition, the asymmetrical centrifugal vacuum is not added by asymmetrically arranging coils wound around a part of the rotor shaft. Coin-type vibrators that enable the generation of motion are also commercialized.
이상 간단하게 종래 기술에 대하여 언급하였으나, 회전을 통한 비대칭 원심력을 이용한 상기 모터형 진동기들의 경우는 본 발명에 따른 직류 구동 다이나믹 마이크로 진동기와는 진동 발생 원리 및 그 구조가 전혀 상이하므로, 이하에서는 더 이상 설명하지 않기로 한다.As mentioned above, although the conventional technology has been mentioned, the motor-type vibrators using the asymmetric centrifugal force through rotation are completely different from the DC-driven dynamic micro vibrators according to the present invention and their vibration generating principle, and thus, will no longer be described below. I will not explain.
도 1은 종래의 교류 구동방식 다이나믹 진동, 음향 복합 모드 마이크로 스피커의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional AC drive dynamic vibration, acoustic composite mode micro speaker.
종래의 교류구동 다이나믹 진동, 음향 복합 모드 마이크로 스피커는 원통형의 프레임(2)과 그 내부에 장착되는 자기 회로부 및 음향 발생부를 포함한다. 여기서, 자기 회로부의 요크(9)가 판스프링(10)에 고정되고, 상기 판스프링(10)이 프레임(2)에 고정 설치됨으로써, 진동이 발생된다. 이를 보다 구체적으로 살펴본다.The conventional AC driving dynamic vibration, acoustic composite mode micro speaker includes a
프레임(2)의 상측에는 상측 커버(1)가 결합되고, 하측에는 하측 커버(3)가 결합되며, 상측 커버(1)에는 음향 방출구(12)가 마련되고, 하측 커버(3)에는 후면 통기공이 마련된다. 음향 발생부는 진동판(5)과 보이스 코일(6)로 이루어지며, 보이스 코일(6)은 보이스 코일 인입선(11)이 PCB 전극단자(4)와 연결됨으로써 전원을 인가받는다. 자기 회로부는 원형의 플레이트(7)와 영구자석(8) 및 원형의 요크(9)로 이루어지며, 상기 자기 회로부가 진동의 질량체로서 작용하여 진동이 발생된다.The
대한민국 공개특허공보 2000-12495호에는 외자형 복합 모드 마이크로 스피커가 개시되어 있는데, 그 구조는 앞서 설명한 바와 유사하다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-12495 discloses an external magnetic compound mode micro speaker, the structure of which is similar to that described above.
이와 같은 교류 구동방식 다이나믹 음향/진동 복합 모드 마이크로 스피커의 진동력 발생은 자기회로의 에어갭(요크의 내측과 플레이트 외측간의 공간)내부에 직각으로 삽입되어 있는 보이스코일의 인입선(11)으로 정.부의 전기적 신호가 유기될 때, 그에 대응되어 정 또는 반대 방향으로 형성된 교류성 회전 자기장과 영구자석으로부터 발생되는 일정한 방향성을 갖는 직류성 자기장이 서로 반응하여 흡인 또는 반발함으로써 얻어진다.The vibration force generation of the AC drive dynamic acoustic / vibration combined mode micro speaker is determined by the
이때 발생되는 힘의 방향은 자기회로 에어갭의 내측으로부터 외측으로 향하는 직류성 자속과 코일에서 발생되는 교류성 회전 자속의 방향에 의해 결정되며, 에어갭의 단면을 기준으로 하여 상 또는 하 방향으로 작용하게 된다. 이때 상.하를 차례로 반복하기 위해서 반드시 Full duty wave의 교류 전기 에너지를 코일에 인가하여야 하며, 발생되는 힘의 크기는 에어갭에 존재하는 자속밀도와 코일의 길이 그리고 코일에 흐르는 전류의 크기에 비례하고, 코일에서 발생되는 자기장과 에어갭에 존재하는 자기장의 반응 각도가 직각일 때, 가장 큰 힘으로 상호 작용하며, 이때 적용되는 단위는 뉴턴이다.At this time, the direction of force generated is determined by the direction of the direct current magnetic flux from the inside of the magnetic circuit air gap to the outside and the direction of the alternating rotation magnetic flux generated in the coil, and acts in the up or down direction based on the cross section of the air gap. Done. At this time, AC electric energy of full duty wave must be applied to the coil in order to repeat up and down in sequence. The magnitude of the generated force is proportional to the magnetic flux density in the air gap, the length of the coil and the magnitude of the current flowing in the coil. In addition, when the reaction angle between the magnetic field generated in the coil and the magnetic field present in the air gap is at right angles, it interacts with the greatest force, and the applied unit is Newton.
상기의 내용은 프레밍의 왼손 법칙을 인용한 것으로서, 두개의 자기장의 상호 반응에 대한 너무도 잘 알려진 내용이므로 더 이상의 설명은 하지 않기로 한다.The above is a quote from Framing's left-handed rule, which is too well known for the interaction of two magnetic fields.
통상의 진동체는 진동하는 전체 부분의 무게와 지지체의 탄성에 기초한 딱딱한 정도의 상관관계에 의해서 공진 주파수가 결정되게 되며, 공진 부분에서 그 진동폭이 가장 크게 되는데, 이는 곧 진동체의 질량이 커질수록 또 제동 지지체인 판스프링의 딱딱한 정도(Stiffness)가 적을수록 공진 주파수는 낮아진다는 것을 의미하게 되는데, 상기에서 주목할 것은 자기회로 구조물은 진동판 구조물에 비해 대단 히 큰 질량을 갖는다는 것이다. 결과적으로 상대적으로 질량이 큰 자기회로 구조물을 진동원으로 이용할 경우 인체가 잘 느낄 수 있는 낮은 영역의 진동 주파수를 발생할 수 있게 된다.In the conventional vibrating body, the resonant frequency is determined by the correlation between the weight of the entire vibrating part and the rigidity based on the elasticity of the support, and the vibration width is the largest in the resonant part. In addition, the smaller the stiffness of the leaf spring, the braking support, the lower the resonant frequency. It is noted that the magnetic circuit structure has a much larger mass than the diaphragm structure. As a result, when a relatively large magnetic circuit structure is used as the vibration source, it is possible to generate a vibration frequency in a low region that the human body can feel well.
진동/음향 복합 모드 마이크로 스피커는 상기한 원리에 그 이론적 배경을 두고 있으며, 자기회로 구조물의 최대 공진점 주파수에서는 진동 모드로, 가벼운 진동판 구조물의 공진점 주파수부터 최대가청 영역까지의 주파수까지는 음향을 재현하는 스피커 모드로 사용한다.The vibration / acoustic composite mode micro speaker has the theoretical background based on the above principle, and reproduces the sound in the vibration mode at the maximum resonance point frequency of the magnetic circuit structure, and the frequency from the resonance point frequency of the light diaphragm structure to the maximum audible region. Use in mode.
상기 교류방식 다이나믹 진동/음향 복합모드 마이크로 스피커의 경우 두 가지 기능적 요소를 제공하는 별도의 부품을 한 개로 통합하였다는 특징만을 본다면 휴대 전화기 세트에 실장되는 부품의 수가 감소함에 따른 원가절감의 효과를 얻을수 있으며, 또한 교류방식이기 때문에 구동하는 신호원의 주파수에 따른 다양한 진동 형태의 기능을 추가하는 부가가치를 확보하게 될 수 있는 장점이 있다. 그러나 현존하는 휴대 전화기의 경우 출력제어 신호는 크게 세 가지의 형태로 각기 서로를 공유하지 않는 독립된 별도의 출력으로 구성되어 있는데, 그것은 32옴 또는 16옴의 종단접속 부하를 요하는 음성청취용의 리시버 출력부와 8옴의 종단접속부하를 요하며 착신 정보를 벨소리 또는 음악적 요소로 청취하기 위한 마이크로 스피커 출력부, 그리고 착신정보를 체감으로 전달하기 위한 진동 출력부로 구분된다. 상기한 휴대 전화기의 출력부중 음성 또는 음악적 요소의 청취부 두 곳에는 가청 영역대의 주파수를 갖는 교류 전원이 제공되지만, 진동 발생을 위한 출력부에는 배터리의 전원을 트랜지스터로 직접 스위칭한 직류 전원이 제공된다.In the AC dynamic vibration / acoustic composite mode micro speaker, only the components that provide two functional elements are integrated into one unit, and thus the cost reduction effect can be obtained by reducing the number of components mounted in the mobile phone set. In addition, since there is an alternating current method, there is an advantage that it is possible to secure the added value of adding various types of vibration functions according to the frequency of the driving signal source. However, in the case of existing mobile phones, the output control signal is composed of three separate types of independent outputs that do not share each other, which is a receiver for audio listening requiring a 32 ohm or 16 ohm termination load. It requires an output unit and an 8 ohm terminating load, and is divided into a micro speaker output unit for receiving incoming information as a ring tone or musical element, and a vibration output unit for transmitting the incoming information to the bodily sensation. Two outputs of the mobile phone are provided with an AC power source having a frequency in the audible region of the audio or musical element, but an output for vibration generation is provided with a DC power source that directly switches the battery power to a transistor. .
따라서 종전 스피커의 원리를 기초로 개발된 상기 다이나믹형 교류 구동 진동기는 현존하는 휴대 전화기의 진동 출력부에 접속하여도 연속 진동 발생은 불가능하다는 치명적 결함을 가지고 있다(이는 앞서 설명한 바와 같이 공급 전원은 직류전원이고 구동 방식은 교류 방식이기 때문). 이러한 치명적 결함의 극복을 위해 진동 통제용 직류 전원을 교류 전원으로 처리 가능한 변환회로를 추가하는 방법도 있으나, 이는 또 다른 원가의 상승 요인을 제공하게 되므로, 현실적으로 불가능한데, 그럼에도 불구하고 설혹 휴대 전화기내 마이크로 프로세서의 변경을 통해 교류형식의 구동 신호원을 제공하는 것이 가능하게 되었다 하더라도 다이나믹형 진동기의 판스프링에 의한 진행성 변화에 따른 진동력 저하 현상에 의한 품질저하 현상이 필연적으로 동반하게 되므로, 이 역시 바람직한 방향이라 볼 수 없다. 즉, 자기 회로부를 지지하고 있는 판스프링의 사용 기간이 길어지게 되면, 판스프링은 초기에 비해 느슨해지는 현상이 일어나고(이를 진행성 변화라 함), 이에 따라 공진점(공진 주파수)이 초기와 달라지게 된다. 이에 따라 초기 상태에 맞춰 공진 주파수가 공급되는 경우 공진점이 상이해 짐에 의해 진동력 저하게 발생되는 것이다.Therefore, the dynamic AC drive vibrator developed based on the principle of a conventional speaker has a fatal defect that it is impossible to generate continuous vibration even if it is connected to the vibration output unit of an existing mobile phone. Power supply and the driving method is AC method). In order to overcome this fatal flaw, there is a method of adding a conversion circuit capable of processing the vibration control DC power to AC power, but this is not practical because it provides another cost increase factor. Even though it is possible to provide an AC-type driving signal source through the change of the microprocessor, it is inevitably accompanied by the deterioration of the quality due to the vibration force deterioration caused by the change of the progression of the dynamic vibrator by the leaf spring. This is not a desirable direction. That is, when the use period of the leaf spring supporting the magnetic circuit portion becomes longer, the leaf spring loosens compared to the initial stage (this is called progressive change), and thus the resonance point (resonance frequency) is different from the initial stage. . Accordingly, when the resonant frequency is supplied in accordance with the initial state, the vibration force is lowered due to the different resonance point.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 구동회로 없이도 직류 전원을 통해 상하진동이 이루어지고, 항상 공진점에서 진동함에 따라 진행성 진동 감소 현상이 발생되지 않는 직류 구동 방식의 다이나믹 마이크로 진동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
Therefore, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the up and down vibration is made through a DC power supply without a separate drive circuit, the direct current driving does not occur the progressive vibration reduction phenomenon as always vibrating at the resonance point The purpose is to provide a dynamic micro vibrator of the type.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 요크, 영구자석, 플레이트를 포함하는 마이크로 진동기에 있어서, 상기 요크를 고정 지지하는 판스프링; 상기 요크와 상기 플레이트 사이에 위치하며, 고정 결합되는 코일; 및 상기 코일에 공급되는 직류 전원을 스위칭하기 위해, 일측이 인쇄회로기판의 접속 패턴에 연결된 적어도 두 개 이상의 스프링 전극단자를 포함하고, 상기 스프링 전극단자의 타측이 상기 판스프링의 수직 절곡된 연장 부분에 접촉되며, 상기 판스프링의 수직 절곡된 연장 부분의 단부로부터 상기 요크의 외측벽에 절연체가 부착된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the micro vibrator including a yoke, a permanent magnet, a plate, the spring holding the yoke fixedly; A coil positioned between the yoke and the plate and fixedly coupled; And at least two spring electrode terminals, one side of which is connected to a connection pattern of a printed circuit board, for switching the DC power supplied to the coil, and the other side of the spring electrode terminal being vertically bent portion of the leaf spring. And an insulator attached to an outer wall of the yoke from an end of the vertically bent extending portion of the leaf spring.
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다른 예로서 바람직하게는, 본 발명은, 요크, 영구자석, 플레이트를 포함하는 마이크로 진동기에 있어서, 상기 요크를 고정 지지하는 판스프링; 상기 요크와 상기 플레이트 사이에 위치하며, 고정 결합되는 코일; 및 상기 코일에 공급되는 직류 전원을 스위칭하기 위해, 일측이 인쇄회로기판의 접속 패턴에 연결된 적어도 두 개 이상의 스프링 전극단자를 포함하고, 상기 스프링 전극단자의 타측이 도체인 상기 요크의 외측벽에 접촉되고, 상기 스프링 전극단자가 접촉되는 지점의 하측에는 절연체가 부착된 것을 특징으로 한다.As another example, preferably, the present invention is a micro vibrator including a yoke, a permanent magnet, and a plate, comprising: a leaf spring for holding and supporting the yoke; A coil positioned between the yoke and the plate and fixedly coupled; And at least two spring electrode terminals, one side of which is connected to a connection pattern of a printed circuit board, for switching the DC power supplied to the coil, the other side of the spring electrode terminals being in contact with an outer wall of the yoke that is a conductor. The insulator is attached to a lower side of the contact point of the spring electrode terminal.
바람직하게는, 상기 인쇄회로기판은, 환형 링 형상으로, 적어도 전기적으로 서로 분리된 3개의 접속 패턴 영역을 가지며, 제1 접속 패턴 영역에는 제1 스프링 전극단자가 연결되고, 제2 접속 패턴 영역에는 제2 스프링 전극단자와 하나의 코일 인입선이 연결되며, 제3 접속 패턴 영역에는 다른 하나의 코일 인입선이 연결되고, 상기 제1 접속 패턴 영역과 상기 제3 접속 패턴 영역이 외부의 직류 전원과 연결되 는 것을 특징으로 한다.Preferably, the printed circuit board has an annular ring shape, at least three connection pattern regions electrically separated from each other, a first spring electrode terminal connected to the first connection pattern region, and a second connection pattern region connected to the first connection pattern region. The second spring electrode terminal is connected to one coil lead wire, the other coil lead wire is connected to the third connection pattern region, and the first connection pattern region and the third connection pattern region are connected to an external DC power source. It is characterized by.
바람직하게는, 상기 하나의 접속 패턴 영역에는 다수개의 상기 스프링 전극단자가 마련된 것을 특징으로 한다.Preferably, the spring connection terminal is provided with a plurality of spring electrode terminals.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 본 발명에 따른 직류구동 내자형 다이나믹 마이크로 진동기의 단면도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 직류구동 외자형 다이나믹 마이크로 진동기의 단면도로서, 내자형과 외자형은 영구자석이 요크의 내측에 있느냐 외측에 있느냐에 차이가 있을 뿐 본 발명의 기술적 특징은 동일하므로, 이후 내자형에 대해서만 설명하기로 한다. 도2a 및 도2b에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.Figure 2a is a cross-sectional view of the direct-acting magnetic dynamic micro-vibrator according to the present invention, Figure 2b is a cross-sectional view of the direct-acting external magnetic type dynamic micro-vibrator according to the present invention, the magnetic and the magnetic is the permanent magnet inside the yoke? The technical features of the present invention are the same, as there is a difference in whether they are on the outside, and only the inner magnetic shape will be described later. Like reference numerals in FIGS. 2A and 2B denote like elements.
본 발명에 따른 다이나믹 마이크로 진동기의 가장 큰 특징은 요크(9), 영구자석(8), 플레이트(7)로 구성된 자기 회로부가 판스프링(16)에 의해 지지되고, 코일(20)이 고정된 상태에서 직류 전원의 공급 상태를 스위칭 함으로써, 질량체인 자기회로부가 상,하 방향으로의 진동을 하도록 한 것에 있다. 이를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.The greatest feature of the dynamic micro vibrator according to the present invention is that the magnetic circuit portion composed of the
도2a에서 원형의 요크(9)와, 영구자석(8) 및 원형의 플레이트(7)의 구성은 종래와 동일하다. 그리고, 프레임 대신에 하우징 가이드(15)가 마련되고, 상기 하우징 가이드(15)에 판스프링(16)의 일측 단부가 내삽되어 고정 지지된다. 그리고, 상기 판스프링(16)의 타측 단부는 직각으로 절곡 연장된 형태로, 상기 직각으로 절곡 연장된 부분은 요크(9)의 외측면과 접촉된 상태를 유지하면서 자기회로 가이드(17)에 의해 요크(9)의 외측면에 고정 지지된다. 상기 요크 외측의 판스프링의 직각으로 절곡 연장된 부분의 단부로부터 일정 거리까지는 절연체(21)가 부착되어 있다. 상기 절연체(21)는 후술할 스프링 전극단자(19)가 스위치로서 동작할수록 있도록 지원한다.In Fig. 2A, the configuration of the
코일(20)은 하측 커버(3)에 절연된 상태로 고정 결합되는데, 도2a에 도시된 바와 같이 코일(20)이 고정되는 하측 커버(3)의 위치가 돌출되어, 상기 돌출된 부분에 코일(20)이 절연된 상태로 고정 결합된다. PCB 전극단자(4)는 후술하는 도4a 내지 도4c에 도시된 바와 같이 환형 링 형상을 가지며, 상기 PCB 전극단자(4)에는 본 발명에서의 요부인 스프링 전극단자(19)가 연결되고, 코일(20)이 인입선을 통해 연결된다. 스프링 전극단자(19)는 일측 단부가 인쇄회로기판(PCB)의 단자에 연결되고, 타측이 도체의 판스프링(16)의 수직 절곡된 면에 접촉된다. 스프링 전극단자(19)의 접촉 부분은 유선형을 갖는다. 이와 같은 스프링 전극단자(19)는 4개의 지점에서 상기 판스프링(16)과 접촉된다. 여기서, 상기 판스프링(16)은 자기회로 가이드(17)에 의해 상기 요크에 결합되기 때문에, 상기 판스프링의 수직 절곡된 부분에도 상기 자기회로 가이드가 감싸고 있다. 하지만, 스프링 전극단자가 판스프링과 전기적으로 접촉되어야 하기 때문에, 스프링 전극단자와 판스프링이 접촉되는 부분에 대해서는 자기회로 가이드를 제거한다. 상기 판스프링(16)의 구조에 대해서는 도3을 참조하여 후술한다.The
상기와 같은 본 발명에 따른 마이크로 진동기에서는 판스프링(16)이 직각으로 절곡 연장된 부분을 가지고, 자기회로 가이드를 통해 요크와 결합되며, 상기 스프링 전극단자(19)가 판스프링(16)에 접촉되는 것으로 설명하였으나, 이는 다음과 같이 변형될 수 있다.In the micro vibrator according to the present invention as described above, the
판스프링(16)과 요크(9)는 종래와 동일하게 결합될 수 있다. 즉, 판스프링(16)의 중앙 홀에 요크가 삽입되어 접착제 등을 이용해 결합될 수 있으며, 이때 판스프링(16)은 절곡되지 않고, 종래와 같은 구조를 갖는다. 이 경우에는 자기회로 가이드가 불필요하다. 그리고, 스프링 전극단자(19)는 도체의 요크(9) 외측벽에 접촉되고, 요크의 스프링 전극단자 접촉 지점의 하측에는 절연체가 형성되어 있다. 다시 말해, 요크의 하측에는 일정 부분 혹은 전체 부분(띠 형상)에 걸쳐 홈을 형성한 다음에 절연체를 부착하거나, 요크의 하측에 미세한 두께의 절연체를 부착하여 요크가 상측으로 이동하는 경우 스프링 전극단자(19)가 전기적으로 절체될 수 있도록 구성할 수 있다. 절연패드(18)는 PCB 전극단자와 하측 커버(3)가 전기적으로 접촉되는 것을 방지하기 위해 그 사이에 마련되며, 하우징(14)은 본 발명의 구성 요소를 보호하기 위해 하측 커버(3)와 결합된다.The
도3은 판스프링의 평면도로서, 그 구조는 종래의 판스프링과 동일하나, 다만 내측에 있는 환형링이 수직으로 절곡 연장되어 있다는 점에 있어서 차이가 있다. 일반적으로 판스프링은 외측 환형링(16a)과 내측 환형링(16b)이 4개의 지지부재(16c)에 의해 결합된 형태를 갖는다.3 is a plan view of a leaf spring, the structure of which is the same as a conventional leaf spring, except that the annular ring on the inner side is bent and extended vertically. In general, the leaf spring has a form in which the outer
도4a 내지 도4c는 본 발명에 따른 PCB 전극단자의 구조 및 상기 PCB 전극단 자에 결합되는 코일과 스프링 전극단자의 결합 상태를 설명하기 위한 도면이다.4A to 4C are views for explaining a structure of a PCB electrode terminal and a coupling state of a coil and a spring electrode terminal coupled to the PCB electrode terminal according to the present invention.
도면에 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(PCB)은 환형 링 형상을 가지며, 외부의 전원 단자와 연결하기 위해, 구동 직류전원 접속 패턴(4c, 4d)이 환형 링의 일측으로부터 연장된 형상을 가진다. 상기 인쇄회로기판은 양면에 접속 패턴이 형성되어 있는데, 도4a에 도시된 바와 같이 양면 통전위치(4a, 4b)를 통해 양면의 접속 패턴이 전기적으로 연결된다. 그리고, 도4a에서 4h 및 4i는 양면 인쇄회로기판의 후면에 형성된 접속 패턴을 나타낸다.As shown in the drawing, the printed circuit board (PCB) has an annular ring shape, and the driving DC
도4b는 PCB에 코일 및 스프링 전극단자가 접속된 상태를 보여주는 평면도이다. 코일(20)은 인쇄회로기판의 링 내부에 일정 거리 이격되어 위치하는데, 상기 코일은 코일 인입선(20a, 20b)을 통해 인쇄회로기판의 접속 패턴에 연결된다. 이때, 구동 직류 전원 접속 패턴 4d와는 전기적으로 접속되어 있지 않는 접속 패턴 4e에 하나의 코일 인입선 20b가 연결되고, 구동 직류 전원 접속 패턴 4d에 다른 하나의 코일 인입선 20a가 연결된다. 여기서 접속 패턴 4e는 인쇄회로기판 후면의 접속 패턴 4i와 전기적으로 통전되어 있다. 그리고, 스프링 전극단자(19)는 서로 90도의 각도를 유지하는 4개의 단자가 마련된다. 4개의 스프링 전극단자(19a, 19b, 19c, 19d)는 모두 인쇄회로기판의 후면에 형성된 접속 패턴에 접속되는데, 반드시 후면의 접속 패턴에 연결될 필요는 없으나, 보다 접합의 안정성을 기하기 위해서는 후면 접속 패턴에 연결되는 것이 바람직할 것이다.4B is a plan view illustrating a coil and a spring electrode terminal connected to a PCB. The
이를 다시 살펴보면, 도면에 도시된 바와 같이 접속 패턴 4c, 4h가 제1 영역을 형성하고, 접속 패턴 4e, 4i가 제2 영역을 형성하며, 4d가 제3 영역을 형성하는 데, 각 영역은 전기적으로 분리되어 있다. 여기서, 서로 90도의 각도를 이루는 제1 및 제2 스프링 전극단자(19a, 19b)가 제1 영역에 접속되고, 서로 90도의 각도를 이루는 제3 및 제4 스프링 전극단자(19c, 19d)가 제2 영역에 접속된다. 따라서, 제1, 제2 스프링 전극단자와 제3, 제4 스프링 전극단자는 서로 전기적으로 분리되어 있고, 제1 및 제2(또는 제3 및 제4) 스프링 전극단자는 서로 전기적으로 연결되어 있다. 본 발명에서 2개의 스프링 전극단자를 한 조로 한 이유는 물론 전기적 접속의 안정을 기하기 위함이다. 그리고, 코일의 제1 인입선 20a는 제3 영역에 연결되고, 코일의 제2 인입선 20b는 제2 영역에 연결된다. 이러한 구조로 인해, 스프링 전극단자가 판스프링의 수직 절곡 연장부분을 벗어나 절연체에 접촉되면 코일에 공급되는 전원이 절체된다.As shown in the drawing, the
도5a 내지 도5c는 본 발명에 따른 다이나믹 진동기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.5a to 5c are diagrams for explaining the operating principle of the dynamic vibrator according to the present invention.
도5a는 전원이 공급되지 않는 상태(초기 상태)를 나타낸 것으로, 자속은 도면의 화살표 방향과 같이 작용하고 있다. 이 상태에서 도5b와 같이 직류 전원이 인가되면, 도면에 나타낸 바와 같이 코일에 의해 회전 자기장이 발생되고, 이로 인하여 영구자석으로부터 발생된 자기장의 진행 방향이 변경된다. 이에 따라 코일은 하측 커버에 고정되어 있고, 요크가 판스프링에 결합되어 있어, 요크, 영구자석, 플레이트로 이루어진 자기 회로부가 위로 상승하게 된다. 이와 같이 자기 회로부가 상승하게 되면, 도5c에 도시된 바와 같이 스프링 전극단자의 접점은 절연체에 위치하게 됨으로, 스프링 전극단자와 판스프링의 접속 상태가 끊어지고, 이 결과로 코일에 전원 공급이 중단된다. 그러면, 자기장은 원래의 초기 상태를 유지하고, 판스프링에 의해 자기 회로부는 원래의 위치로 복원된다. 자기 회로부가 원래 위치로 복원되면 다시 스프링 전극단자와 판스프링이 접촉되어 코일에 전원이 공급되게 된다. 이상과 같은 과정은 전원 공급이 중단될 때까지 반복되어, 진동이 발생된다. Fig. 5A shows a state in which no power is supplied (initial state), and the magnetic flux acts in the direction of the arrow in the figure. In this state, when DC power is applied as shown in Fig. 5B, as shown in the figure, a rotating magnetic field is generated by the coil, thereby changing the traveling direction of the magnetic field generated from the permanent magnet. As a result, the coil is fixed to the lower cover, and the yoke is coupled to the leaf spring so that the magnetic circuit portion consisting of the yoke, the permanent magnet, and the plate rises upward. When the magnetic circuit portion rises as described above, as shown in FIG. 5C, the contact point of the spring electrode terminal is located in the insulator, so that the connection state between the spring electrode terminal and the leaf spring is broken, and as a result, the power supply to the coil is stopped. do. The magnetic field then maintains its original initial state and the magnetic circuit portion is restored to its original position by the leaf spring. When the magnetic circuit part is restored to its original position, the spring electrode terminal and the leaf spring contact each other to supply power to the coil. The above process is repeated until the power supply is stopped, and vibration is generated.
이상에서 양호한 실시 예에 근거하여 본 발명을 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것일 뿐, 본 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 가장 큰 특징은 스위치 구조를 통해 코일에 연속으로 전원 공급과 중단을 반복하는 것으로, 공진점에서의 진동력의 변화가 일어나지 않는 한도 내에서 다양한 스위치 구조를 채택하는 것은 당업자에 있어서 용이하게 채택 가능한 것이다.Although the present invention has been described above based on the preferred embodiments, these embodiments are only intended to illustrate the present invention, not to limit the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent that various changes, modifications or adjustments can be made. For example, the greatest feature of the present invention is to repeat the power supply and interruption continuously to the coil through the switch structure, it is known to those skilled in the art to adopt a variety of switch structure as long as the vibration force at the resonance point does not change It can be easily adopted.
그러므로, 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.
상기와 같은 본 발명은 직류 전원을 통해서도 효과적으로 진동을 발행할 수 있고, 더욱이 항상 공진점에서 스위칭 됨으로 인하여 진동력의 진행성 감소 현상이 없이 진동을 발생할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 마이크로 진동기는 별도 의 변환회로 없이 기존의 휴대 전화기 세트에 즉시 적용 가능하고, 변경설계를 통해 직.교류 병용 구동방식의 다이나믹 진동, 음향 복합 모드 스피커의 구현이 가능하다.As described above, the present invention can effectively generate vibration even through a DC power supply, and can also generate vibration without a progressive decrease in vibration force due to always switching at a resonance point. Such a micro-vibrator according to the present invention can be immediately applied to a conventional mobile phone set without a separate conversion circuit, it is possible to implement a dynamic vibration, acoustic composite mode speaker of the direct-current combined use drive system through a modified design.
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