KR100984046B1 - 리니어 타입 진동모터 - Google Patents

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Abstract

구조적으로 자속의 누설을 억제하여 성능저하 없이 장시간 사용이 가능하게 함과 아울러 잦은 외부 충격에도 견딜 수 있는 구조적 안정성의 확보로 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 리니어 타입 진동모터가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 진동모터는 일측면이 개방되고 내부가 빈 형상을 가지는 케이스와, 케이스의 개방된 일측면을 폐쇄하는 평판 형상의 베이스와, 베이스의 상부에 배치되는 연성 인쇄 회로를 가지는 케이싱수단, 및 케이싱수단의 내부에 배치되고, 연성 인쇄 회로와 전기적으로 연결되어 인가되는 교류전류에 의해서 전자기력을 발생시키는 전자기력부와, 전자기력부에 의해서 상하로 왕복운동을 하면서 진동을 발생시키는 진동부를 가지는 진동발생수단,으로 이루어진다. 그리고 전자기력부는 연성 인쇄 회로와 전기적으로 연결되는 코일이 권취되는 코아를 구비하며, 진동부는 같은 극성끼리 마주보게 상하로 배치되는 상부 마그네트 및 하부 마그네트와, 상부 마그네트와 하부 마그네트의 외주면을 감싸며 배치되는 링 형상의 중량체와, 상부 마그네트와 하부 마그네트 사이에 배치되는 중간 자극판과, 상부 마그네트의 상부 및 하부 마그네트의 하부에 배치되는 상부 탄성체 및 하부 탄성체를 구비한다.

Description

리니어 타입 진동모터{LINEAR TYPE VIBRATION MOTOR}
본 발명은 휴대용 통신기기에 내장되는 리니어 타입 진동모터에 관한 것이다.
최근 무선통신기술의 급격한 발달에 따라 휴대용 통신기기는 점점 소형화 및 경량화되고 있으며, 이러한 소형화 및 경량화 추세에 따라 휴대용 통신기기 내부에 탑재되는 기구장치, IC칩 및 회로를 포함하는 부품들은 고집적화와 고기능화되면서 공간활용도를 높일 수 있도록 사이즈 및 형상의 진화가 필요하게 되었다.
그리고 휴대용 통신기기 내부에 장착되어 무음 진동으로 착신을 알리는 편평형 진동모터 역시 전술한 추세에 맞추어 많은 연구들이 이루어지고 있다.
휴대용 통신기기 내부에 탑재되는 진동모터의 초기 모델들은 고정자와 회전자를 기본 구성으로 한 회전형 진동모터 형태였으며, 이러한 회전형 진동모터는 고정자의 브라켓에 샤프트를 고정하고 회전자를 샤프트에지지 회전시킴으로써 진동을 발생시켰으며, 진동력을 향상시키기 위해서 회전자의 체적을 크게 하거나, 회전수를 증가시켜 진동력을 개선하였으나, 구조상의 문제로 소형화에 한계가 있었을 뿐만 아니라 고진동을 발생시키는데 많은 어려움이 있었으며, 일정시간 이상의 수명을 보장할 수 없는 문제점이 있었다.
전술한 회전형 진동모터의 문제점을 개선하고자 최근에는 상하 진동형 엑츄에이터 타입 진동모터가 제시되었다.
상하 진동형 엑츄에아터 타입 진동모터는 서로 대합되는 상부케이스 및 하부케이스와, 상부케이스 및 하부케이스의 적어도 한 면에 형성한 자기력 발생수단과, 자기력 발생수단에 대향하는 인력 또는 척력이 작용되는 마그네트와, 마그네트를 장착하여 한 몸체를 이루고 상하로 움직이면서 진동력을 가중시키기 위한 중량물과, 중량물의 상면과 하면 중 적어도 어느 한 면의 하부에 위치하여 중량물을 탄력적으로 지지하는 탄성수단과, 탄성수단의 타단을 상부케이스 및 하부케이스에 고정시키기 위한 고정부재를 포함하여 이루어진다.
이와 같은 상하 진동형 엑츄에이터 타입 진동모터는 회전형 진동모터의 비해 사용 수명을 연장할 수 있고, 크기의 한계를 극복할 수 있을 뿐만 아니라 빠른 응답 속도를 얻을 수 있는 장점이 있어 최근에는 널리 사용되고 있다.
그런데, 전술한 종래 상하 진동형 엑츄에이터 타입 진동모터는 탄성수단이 중량물의 상면과 하면 중 어느 한 면에 위치함으로 인해 구조적으로 안정성이 확보되지 못하고, 그로 인하여 상하 진동형 엑츄에이터 타입 진동모터가 내장된 휴대용 통신기기를 바닥에 떨어트릴 경우 탄성수단이 손상되어 진동모터가 작동하지 못하거나 중심 자극인 마그네트 또는 전자석 코일이 손상되는 문제점이 자주 발생하였다.
또한 종래 상하 진동형 엑츄에이터 타입 진동모터는 구조 상 누설되는 자속이 많아 진동효율이 떨어지는 또 다른 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 구조적으로 자속의 누설을 억제하여 성능저하 없이 장시간 사용이 가능하게 함과 아울러 잦은 외부 충격에도 견딜 수 있는 구조적 안정성의 확보로 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 리니어 타입 진동모터를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,
일측면이 개방되고 내부가 빈 형상을 가지는 케이스와, 케이스의 개방된 일측면을 폐쇄하는 평판 형상의 베이스와, 베이스의 상부에 배치되는 연성 인쇄 회로를 가지는 케이싱수단; 및
케이싱수단의 내부에 배치되고, 연성 인쇄 회로와 전기적으로 연결되어 인가되는 교류전류에 의해서 전자기력을 발생시키는 전자기력부와, 전자기력부에 의해서 상하로 왕복운동을 하면서 진동을 발생시키는 진동부를 가지는 진동발생수단;으로 이루어지며,
전자기력부는 연성 인쇄 회로와 전기적으로 연결되는 코일이 권취되는 코아를 구비하며, 진동부는 같은 극성끼리 마주보게 상하로 배치되는 상부 마그네트 및 하부 마그네트와, 상부 마그네트와 하부 마그네트의 외주면을 감싸며 배치되는 링 형상의 중량체와, 상부 마그네트와 하부 마그네트 사이에 배치되는 중간 자극판과, 상부 마그네트의 상부 및 하부 마그네트의 하부에 배치되는 상부 탄성체 및 하부 탄성체를 구비하는 리니어 타입 진동모터를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 리니어 타입 진동모터는 상부 마그네트와 하부 마그네트 사이에 구비된 중간 자극판이 상부, 하부 마그네트의 수직한 자계방향을 수평한 자계방향으로 변환되게 함으로써, 손쉽게 수평 타입의 자극을 만들 수 있어 경제적일 뿐만 아니라 구조적으로 자속의 누설을 억제할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상부 마그네트 및 하부 마그네트의 상부 및 하부에 각각 상부 탄성체 및 하부 탄성체를 구비함으로써, 진동모터를 떨어트리거나, 또는 잦은 외부 충격에도 진동부가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있어 진동모터의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 리니어 타입 진동모터를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 선 A-A를 따라서 도시된 단면도이며, 그리고
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 진동발생수단의 작동상태를 보인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 리니어 타입 진동모터에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 리니어 타입 진동모터를 나타낸 사시도이며, 그리고 도 2는 도 1의 선 A-A를 따라서 도시된 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 타입 진동모터(100)는 상하로 공진을 일으켜 진동하는 리니어 모터(linear motor)이다. 이러한 본 발명에 따른 리니어 타입 진동모터(100)는 케이싱수단(110)과, 진동발생수단(130)으로 이루어진다.
먼저, 케이싱수단(110)은 일측면이 개방되고 내부가 빈 형상을 가지는 케이스(112)와, 케이스(112)의 개방된 일측면을 폐쇄하는 평판 형상의 베이스(114)를 구비한다. 도시된 바와 같이 베이스(114)에는 확장편(116)이 일체로 형성되는데, 확장편(116)은 베이스(114)의 방사상 일측에서 베이스(114)의 외부로 연장 형성된다.
한편, 베이스(114)의 상부에는 연성 인쇄 회로(flexible printed circuit; 118)가 배치되고, 연성 인쇄 회로(118)와 연결된 입력단자(120)는 외부기판(도시되지 않음)과 용이하게 연결될 수 있도록 확장편(116)의 상부에 배치된다.
이와 같이 케이스(112) 및 베이스(114)로 이루어진 케이싱수단(110)의 내부에는 진동발생수단(130)이 배치된다.
진동발생수단(130)은 소정의 주파수의 전자기력을 발생시키는 전자기력부(132)와, 전자기력부(132)에 의해서 상하로 왕복운동을 하면서 진동을 발생시키는 진동부(146)를 구비한다.
전자기력부(132)는 연성 인쇄 회로(118)와 전기적으로 연결되는 코일(136)이 감기는 코아(core; 134)를 구비한다. 코아(134)의 상부는 케이스(112)의 폐쇄된 타측면 내측에 고정되고, 코아(134)의 하부는 베이스(114)에 고정된다. 이를 위해서 케이스(112)의 폐쇄된 타측면 내측에는 코아(134)의 상부가 끼워질 수 있도록 보스(138)가 돌출되게 형성되고, 베이스(114)에는 코아(134)의 하부가 끼워질 수 있도록 끼움공(140)이 형성된다.
그리고 코아(134)에 권취된 코일(136)의 상부에 인접하게는 상부 전자기판(142)이 코아(134)에 끼워져 고정되고, 코일(136)의 하부에 인접하게는 하부 전자기판(144)이 코아(134)에 끼워져 고정된다. 이러한 상부 전자기판(142) 및 하부 전자기판(144)은 도시된 바와 같이 수평한 링 형상을 가진다. 누구나 알 수 있듯이 인가되는 교류전류의 특성 상 상부 전자기판(142)에 “N”극이 형성되면 하부 전자기판(144)에는 “S”극이 형성되며, 반대로 하부 전자기판(144)에 “N”극이 형성되면 상부 전자기판(142)에는 “S”극이 형성된다.
한편, 진동부(146)는 상하로 배치되는 상부 마그네트(148) 및 하부 마그네트(150)와, 상부 마그네트(148)와 하부 마그네트(150)의 외주면을 감싸며 배치되는 링 형상의 중량체(152)와, 상부 마그네트(148)의 상부 및 하부 마그네트(150)의 하부에 배치되는 상부 탄성체(160a) 및 하부 탄성체(160b)를 구비한다. 누구나 알 수 있듯이 중량체(152)는 철보다 무거운 비중을 갖는 것이 바람직하다.
상부 마그네트(148) 및 하부 마그네트(150)는 전자기력부(132)를 감쌀 수 있도록 링 형상을 가진다. 상하로 마주보게 배치되는 상부 마그네트(148)의 하부 및 하부 마그네트(150)의 상부는 서로 같은 극성끼리 마주보게 배치된다. 이렇게 배치된 상부 마그네트(148)의 상부와 하부 마그네트(150)의 하부에는 상부 자극판(154), 하부 자극판(156)이 배치되고, 상부 마그네트(148)와 하부 마그네트(150) 사이에는 중간 자극판(158)이 배치된다. 도시된 바와 같이 상부 자극판(154)은 상부 마그네트(148)의 상부면, 또는 상부 마그네트(148) 및 중량체(152)의 상부면를 덮으면서 내주면은 상부 전자기판(142)의 상부에 인접한 위치까지 연장되고, 마찬가지로 하부 자극판(156)은 하부 마그네트(150)의 하부면 또는 하부 마그네트(150)의 하부면 및 중량체(152)의 하부면를 덮으면서 내주면은 하부 전자기판(144)의 하부에 인접한 위치까지 연장된다. 그리고 중간 자극판(158)은 상부 마그네트(148)의 하부 및 하부 마그네트(150)의 상부를 덮으면서 내주면은 상부 전자기판(142) 및 하부 전자기판(144) 사이로 연장된다.
한편, 상부 탄성체(160a) 및 하부 탄성체(160b)는 누구나 알 수 있듯이 교류전류 인가 시 공진점에서 최대 변위가 발생되어 진동을 유발시키는 역할을 수행하는 것으로, 이러한 상부 탄성체(160a) 및 하부 탄성체(160b)는 수평한 원판 형상을 가지며 상부 전자기판(142) 및 하부 전자기판(144)에 간섭되지 않게 코아(134)의 상부 및 하부에 고정되게 끼워질 수 있도록 중심부에는 관통공(162a, 162b)이 형성되며, 상부 탄성체(160a) 및 하부 탄성체(160b)의 외주면은 상부 자극판(154)의 상부면 및 하부 자극판(156)의 하부면에 용접된다. 그리고 상부 탄성체(160a) 및 하부 탄성체(160b)에는 관통공(162a, 162b)에 인접한 위치에서 상부 탄성체(160a) 및 하부 탄성체(160b)의 외주면 측으로 다수의 절개공(164a, 164b)이 곡선 또는 직선을 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 절개공(164a, 164b)은 상부 탄성체(160a) 및 하부 탄성체(160b)의 탄성계수를 높일 수 있게 한다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 리니어 타입 진동모터(100)의 작동상태를 간략하게 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 진동발생수단의 작동상태를 보인 도면이다.
도시된 바와 같이, 상부 마그네트(148) 및 하부 마그네트(150)의 “N”극이 서로 마주보게 배치된 상태로 케이싱수단(110)의 내부에 배치되면, 상부 자극판(154)은 “S”극이, 중간 자극판(158)은 “N”극이, 그리고 하부 자극판(156)은 “S”극이 형성된다. 이러한 상태 하에서 코일(136)에 교류전류가 인가되면, 코일(136)은 교류전류의 주파수의 전기 신호에 따라 방향이 가변되는 자기장을 발생시킨다.
즉, 코일(136)에 인가된 교류전류의 주파수에 의해서 상부 전자기판(142)이 “N”극이 되고 하부 전자기판(144)이 “S”극이 되면, 상부 전자기판(142)은 “S”극인 상부 자극판(154)을 당기게 되고, 하부 전자기판(144)은 “S”극인 하부 자극판(156)을 밀어 내면서 “N”극인 중간 자극판(158)을 당기게 된다. 그리고 반대로 코일(136)에 인가된 교류전류의 주파수에 위해서 상부 전자기판(142)이 “S”극이 되고 하부 전자기판(144)이 “N”극이 되면, 상부 전자기판(142)은 “S”극인 상부 자극판(154)을 밀어 내면서 중간 자극판(158)을 당기게 되고, 하부 전자기판(144)은 “S”극인 하부 자극판(156)을 당기게 된다. 이렇게 코일(136)에서 발생되는 자기장과, 상부 마그네트(148) 및 하부 마그네트(150)로부터 발생되는 자기장에 의해서 진동부(146)는 상하 방향으로 진동된다.
이때, 상부 탄성체(160a) 및 하부 탄성체(160b)는 상하로 진동되는 진동부(146)로부터 전달되는 진동을 극대화시켜 외부로 전달하게 된다.
이와 같이 형성된 리니어 타입 진동모터(100)는 상부 마그네트(148) 및 하부 마그네트(150)의 상부 및 하부에 상부 자극판(154) 및 하부 자극판(156)이 구비되고, 상부 마그네트(148) 및 하부 마그네트(150) 사이에 중간 자극판(158)을 구비함으로써, 구조적으로 자속의 누설을 억제할 수 있다.
또한, 상부 마그네트(148) 및 하부 마그네트(150)의 상부 및 하부에 각각 상부 탄성체(160a) 및 하부 탄성체(160b)를 구비함으로써, 진동모터(100)를 떨어트리거나, 또는 잦은 외부 충격에도 진동부(146)가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 리니어 타입 진동모터 110 : 케이싱수단
112 : 케이스 114 : 베이스
118 : 연성 인쇄 회로 130 : 진동발생수단
132 : 자기력부 136 : 코일
142 : 상부 전자기판 144 : 하부 전자기판
146 : 진동부 148 : 상부 마그네트
150 : 하부 마그네트 152 : 중량체
154 : 상부 자극판 156 : 하부 자극판
158 : 중간 자극판 160a : 상부 탄성체
160b : 하부 탄성체

Claims (7)

  1. 일측면이 개방되고 내부가 빈 형상을 가지는 케이스와, 상기 케이스의 개방된 일측면을 폐쇄하는 평판 형상의 베이스와, 상기 베이스의 상부에 배치되는 연성 인쇄 회로를 가지는 케이싱수단; 및
    상기 케이싱수단의 내부에 배치되고, 상기 연성 인쇄 회로와 전기적으로 연결되어 인가되는 교류전류에 의해서 전자기력을 발생시키는 전자기력부와, 상기 전자기력부에 의해서 상하로 왕복운동을 하면서 진동을 발생시키는 진동부를 가지는 진동발생수단;으로 이루어지며,
    상기 전자기력부는 상기 연성 인쇄 회로와 전기적으로 연결되는 코일이 권취되는 코아를 구비하며, 상기 진동부는 같은 극성끼리 마주보게 상하로 배치되는 상부 마그네트 및 하부 마그네트와, 상기 상부 마그네트와 상기 하부 마그네트의 외주면을 감싸며 배치되는 링 형상의 중량체와, 상기 상부 마그네트와 상기 하부 마그네트 사이에 배치되는 중간 자극판과, 상기 상부 마그네트의 상부 및 상기 하부 마그네트의 하부에 배치되는 상부 탄성체 및 하부 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 타입 진동모터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스의 방사상 일측에는 상기 베이스의 외부로 연장 형성되는 확장편이 일체로 형성되고, 상기 확장편에는 상기 연성 인쇄 회로와 연결된 입력단자가 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 타입 진동모터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스의 폐쇄된 타측면 내측에는 상기 코아의 상부가 끼워질 수 있도록 보스가 돌출되게 형성되고, 상기 베이스에는 상기 코아의 하부가 끼워질 수 있도록 끼움공이 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 타입 진동모터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 코아에 권취된 상기 코일의 상부 및 하부에 인접하게는 수평한 링 형상을 가지는 상부 전자기판 및 하부 전자기판이 끼움 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 타입 진동모터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 상부 마그네트의 상부 및 상기 하부 마그네트의 하부에는 링 형상의 상부 자극판 및 하부 자극판이 더 배치되며, 상기 상부 자극판의 내주면은 상기 상부 전자기판의 상부에 인접한 위치까지 연장되고, 상기 하부 자극판의 내주면은 상기 하부 전자기판의 하부에 인접한 위치까지 연장되며, 상기 중간 자극판의 내주면은 상기 상부 전자기판 및 상기 하부 전자기판 사이로 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 타입 진동모터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 상부 탄성체 및 상기 하부 탄성체는 수평한 원판 형상을 가지며 상기 상부 전자기판 및 상기 하부 전자기판에 간섭되지 않게 상기 코아의 상부 및 하부에 고정되게 끼워질 수 있도록 중심부에는 관통공이 형성됨과 아울러 상기 상부 탄성체 및 상기 하부 탄성체의 외주면은 상기 상부 자극판의 상부면 및 상기 하부 자극판의 하부면에 용접되는 것을 특징으로 하는 리니어 타입 진동모터.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 상부 탄성체 및 상기 하부 탄성체에는 탄성계수를 높일 수 있도록 상기 관통공에 인접한 위치에서 상기 상부 탄성체 및 상기 하부 탄성체의 외주면 측으로 다수의 절개공이 형성되며, 상기 절개공은 곡선 또는 직선 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 타입 진동모터.
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