KR101003609B1 - 진동자 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 휴대형단말기 - Google Patents

진동자 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 휴대형단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 물성이 가변되는 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재; 상기 탄성부재에 의해 상기 케이스 내부에 탄력적으로 설치되는 진동체; 및 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 상기 진동체가 진동되도록 하는 코일;을 포함하는 진동자를 제공한다.
진동자, 케이스, 탄성부재, 진동체, 코일, 형상기억합금, 고유 진동수, 탄성부재 전원제어유닛, 코일 전원제어유닛

Description

진동자 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 휴대형 단말기{Vibrator and controlling method thereof and portable terminal having the same}
본 발명은 진동자에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 다양한 진동 모드를 구현할 수 있는 진동자 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 휴대형 단말기에 관한 것이다.
현재 사용되는 대표적인 휴대형 단말기인 휴대폰에는 착신신호로 사용되는 진동을 발생시키기 위한 다양한 종류의 진동발생장치가 장착되고 있다.
상술한 진동발생장치로는 대개 진동모터가 사용되는데, 상기 진동모터는 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키고 상기와 같이 변환된 기계적인 에너지에 의해 편심추를 회전시킴으로써 진동을 발생시키도록 구성된다.
도 1은 종래의 진동발생장치로 사용되는 평편형 진동모터(100)의 종단면도를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 평편형 진동모터(100)는 회전자부(rotor assembly)(110)와, 고정자부(stator assembly)(130) 및 이들이 수용되는 케이스(102)로 이루어진다.
이때, 상기 회전자부(110)는 권선코일(114), 정류자(116) 및 중량체(118)를 구비하고 있다.
한편, 상기 권선코일(114)과 중량체(118)는 절연체(112)의 상부에 설치되는데, 상기 절연체(112)는 상기 케이스(102)의 내부에 수직하게 설치된 샤프트(122)에 회전가능하게 설치되어 있다.
한편, 상기 절연체(112)의 하부에는 상부기판(124)이 부착되고 상부기판(124)의 하면에는 원주방향으로 일정간격을 두고 다수개로 분할된 세그먼트(segment)로 이루어진 정류자(116)가 부착되어 있다.
이때, 상기 정류자(116)는 상기 권선코일(114)와 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 고정자부(130)는 브라켓(132), 마그네트(134) 및 브러쉬(136)를 구비하고 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 브라켓(132)은 그 상면에 하부기판(135)이 고정되며 하부가 개방된 케이스(102)의 하부에 결합된다.
상기 하부기판(135)의 상면에는 환형의 마그네트(134)와 브러쉬(136)가 고정되어 있는데, 상기 브러쉬(136)는 하부기판(135)을 통해 외부 전원(power source)과 전기적으로 연결되어 있다.
이때, 상기 브러쉬(136)는 상기 브라켓(132)이 케이스(102)의 하부에 결합됨으로서 그 상단이 상기 정류자(116)와 접촉하게 되므로 상기 정류자(116)를 통해 권선코일(114)에 전류를 공급하게 된다.
한편, 상기 하부기판(135)상에는 외부 전원과 전기적으로 연결되고 양극, 음극단자(142a)(142b)와 리드선(144a)(144b)으로 구성된 전원공급부(140)가 설치된다.
즉, 상기 하부기판(135)은 상기 케이스(102)의 외부로 돌출된 단자부(135a)를 구비하고 있으며, 상기 단자부(135a)의 상면에는 양극, 음극단자(142a)(142b)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 양극, 음극 단자(142a)(142b)에는 외부전원과 전기적으로 연결된 리드선(144a)(144b)이 전기적으로 연결되어 있다.
따라서, 진동모터(100)는 상기 리드선(144a)(144b)과 양극, 음극단자(142a)(142b)를 통해 외부전원으로부터 상기 브러쉬(136)에 전류가 공급되며, 이로인해 상기 권선코일(114)과 마그네트(134)의 상호작용으로 상기 회전자부(110)가 회전하며 진동이 발생되도록 구성된다.
이때, 상기 회전자부(110)의 정류자(116)는 다수개의 세그먼트로 이루어져 있으므로 회전자부(110)가 회전하는 경우 브러쉬(136)의 상단과 접촉하고 있게 된다. 이로인해, 상기 브러쉬(136)와 정류자(116) 사이에서는 기계적인 마찰과 전기적인 스파크가 발생하게 되어 상기 브러쉬(136)와 정류자(116)는 손상된다.
따라서, 상기 진동모터(100)는 그 내구성이 저하되어 수명이 단축된다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 진동모터(100)는 샤프트(122)를 중심으로 회전자부(110)가 회전하는 구조이므로 회전자부(110)의 회전에 필요한 공간이 케이스(102)내에 확보되어 야 하므로 소형화가 용이하지 못하였다.
따라서, 진동모터는 점차 소형화되어 가는 휴대폰의 진동발생장치로 적용하는데 한계가 있었다.
그리고, 휴대폰 내에 진동모터(100)을 장착하는 경우 상기 케이스(102) 외부로 돌출된 단자부(135a)에 형성된 전원공급부(140)를 위한 별도의 공간이 휴대폰내에 마련되어야 하고 리드선(144a)(144b)을 전원(power source)에 연결시켜야 한다는 불편함이 있었다.
한편, 리드선(144a)(144b)과 외부전원은 솔더링등에 의해 전기적으로 연결되는데, 이때 솔더링 불량으로 인한 단선이나 합선 등의 불량이 빈번히 발생되어 휴대폰의 불량률이 증가된다는 문제점이 있었다.
또한, 휴대폰 내의 공간이 협소하므로 리드선(144a)(144b)의 배선처리 또한 용이하지 못하다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 종래 기술에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 소형화 및 진동 모드의 다양화를 구현할 수 있고 성능을 높일 수 있는 진동자 및 그 제어방법 그리고 이를 포함하는 휴대형 단말기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 의하면, 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 물성이 가변되는 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재; 상기 탄성부재에 의해 상기 케이스 내부에 탄력적으로 설치되는 진동체; 및 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 상기 진동체가 진동되도록 하는 코일;을 포함하는 진동자가 제공된다.
상기 케이스는 내부에 공간을 형성하도록 일정두께를 갖고 하부가 개방된 원통형태로 형성될 수 있으며, 상기 진동자는 상기 코일이 상면에 고정되는 지지부재를 상기 케이스의 하부에 설치할 수 있다.
여기서, 상기 지지부재는 상기 코일로 전원을 인가하기 위한 접속수단이 하면에 형성된 기판으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 접속수단은, 상기 코일과 전기적으로 연결된 금속부재 또는 도전 성 패턴으로 이루어질 수 있다.
상기 탄성부재는, 저온(martensite) 상과 고온(austenite) 상에 따라 탄성계수 및 항복강도와 같은 물성이 가변되는 니켈 티타늄(Ni-Ti) 합금으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 니켈 티타늄 합금은 니켈 55%와 티타늄 45%의 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 탄성부재는, 외곽부가 상기 케이스의 상부 내측면에 고정되고, 중앙부가 상기 진동체에 고정된 판형 스프링으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 판형 스프링은, 중앙부를 기준으로 양방향으로 분할된 복수개의 형태로 이루어질 수도 있다.
그리고, 상기 탄성부재는, 외곽부가 상기 케이스의 상부 내측면에 고정되고, 중앙부가 상기 진동체에 고정된 나선형 스프링으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 나선형 스프링은, 상기 외곽부를 형성하는 외부 링부와, 상기 중앙부를 형성하는 내부 링부와, 상기 외부 링부와 상기 내부 링부를 연결하는 아치부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 진동체는, 상기 탄성부재에 고정되어 상기 케이스의 축방향으로 탄성력을 받는 요크; 상기 요크의 둘레에 고정되는 중량체; 및 상기 요크의 중앙에 고정되는 마그네트;를 포함할 수 있다.
상기 코일은 보이스 코일(voice coil)로 이루어질 수 있다.
상기 진동자는, 상기 탄성부재로 인가되는 전원을 제어하는 탄성부재 전원제 어유닛; 및 상기 탄성부재 전원제어유닛을 통해 상기 탄성부재로 인가되는 전원에 대응하여 상기 코일로 인가되는 전원을 제어하는 코일 전원제어유닛;을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 코일 전원제어유닛은, 상기 탄성부재로 전원이 인가됨에 따라 가변되는 상기 진동체의 고유 진동수와 대응하는 주파수를 갖는 전원을 상기 코일로 공급하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 형태에 의하면, 탄성부재의 전원 인가 여부를 선택하는 단계; 상기 탄성부재의 전원 인가 여부에 따라 탄성부재 전원제어유닛에서 상기 탄성부재로 인가되는 전원을 제어하는 단계; 및 상기 탄성부재의 전원 인가 여부에 따라 코일 전원제어유닛에서 코일로 인가되는 전원을 제어하는 단계;를 포함하는 진동자의 제어방법이 제공된다.
여기서, 상기 코일로 인가되는 전원을 제어하는 단계는, 상기 코일 전원제어유닛에서 상기 탄성부재의 전원 인가 여부에 따라 가변되는 상기 진동체의 고유 진동수와 대응하는 주파수를 갖는 전원을 상기 코일로 인가하는 단계로 이루어질 수 있다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 형태에 의하면, 외부연결홀이 형성된 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 물성이 가변되는 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재; 상기 탄성부재에 의해 상기 케이스 내부에 탄력적으로 설치되는 진동체; 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 상기 진동체가 진동되도록 하는 코일; 및 상기 진동체에 일측이 연결되고, 상기 케이스의 외부로 타측이 연장되어, 상기 진동체에서 발생된 진동을 외부로 전달하는 진동전달부재;를 포함하는 진동자가 제공된다.
상기 진동전달부재는, 일측이 상기 진동체에 고정되고, 타측이 상기 케이스의 외부연결홀을 통해 상기 케이스의 외부로 연장되어 외부 장치와 연결된 샤프트로 이루어질 수 있다.
상기 탄성부재는, 외곽부가 상기 케이스의 내측면에 고정되고, 중앙부가 상기 샤프트와 미간섭되도록 상기 진동체에 고정된 판형 스프링으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 탄성부재는, 외곽부가 상기 케이스의 내측면에 고정되고, 중앙부가 상기 샤프트와 미간섭되도록 상기 진동체에 고정된 나선형 스프링으로 이루어질 수도 있다.
상기 진동자는, 상기 탄성부재로 인가되는 전원을 제어하는 탄성부재 전원제어유닛; 및 상기 탄성부재 전원제어유닛을 통해 상기 탄성부재로 인가되는 전원에 대응하여 상기 코일로 인가되는 전원을 제어하는 코일 전원제어유닛;을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 코일 전원제어유닛은, 상기 탄성부재로 전원이 인가됨에 따라 가변되는 상기 진동체의 고유 진동수와 대응하는 주파수를 갖는 전원을 상기 코일로 공급하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 형태에 의하면, 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되고 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 물성이 가변되는 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재와, 상기 탄성부재에 의해 상기 케이스 내부에 탄력적으로 설치되는 진동체와, 상기 케이스의 내부에 설치되고 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 상기 진동체가 진동되도록 하는 코일을 포함하여 이루어진 진동자;를 포함하는 휴대형 단말기가 제공된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진동자 및 그 제어방법 그리고 이를 포함하는 휴대형 단말기에 의하면, 소형화 및 진동 모드의 다양화를 구현할 수 있고 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 진동자 및 그 제어방법 그리고 이를 포함하는 휴대형 단말기에 대한 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 탄성부재에 전원이 인가된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 2의 탄성부재로 적용된 판형 스프링을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 판형 스프링의 다른 형태를 나타낸 사시도이며, 도 6 내지 도 11은 도 2의 탄성부재로 적용된 나선형 스프링을 개략적으로 나타낸 평면도들이고, 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자의 제어방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
그리고, 도 13은 평판 형태의 나선형 스프링이 적용된 진동자를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 14는 도 12의 I-I선을 따른 단면도이며, 도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동자를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 16은 도 15의 탄성부재의 다른 실시 형태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
진동자의 제1 실시예
첨부된 도 2 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자 및 그 제어방법에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자(1)는, 진동자(1)의 외관을 형성하는 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 내부에 설치되고 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 물성이 가변되는 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재(20)와, 상기 탄성부재(20)에 의해 상기 케이스(10) 내부에 탄력적으로 설치되는 진동체(30)와, 상기 케이스(10)의 내부에 설치되고 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 상기 진동체(30)가 진동되도록 하는 코일(40)를 포함하여 구성된다.
상기 케이스(10)는 내부에 공간을 형성하도록 일정두께를 갖고 하부가 개방된 원통형태로 형성될 수 있다.
즉, 상기 케이스(10)는 내부에 공간이 형성되어, 상기 탄성부재(20) 및 상기 탄성부재(20)에 의해 탄력적으로 지지되는 진동체(30)가 설치될 수 있다.
한편, 상기 케이스(10)의 하부에는 상기 코일(40)이 상면에 고정되는 지지부재(50)가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 지지부재(50)는 상기 코일(40)로 전원을 인가하기 위한 접속수단(51)이 하면에 형성된 기판으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 접속수단(51)은, 상기 코일(40)과 전기적으로 연결된 금속부재 또는 도전성 패턴으로 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자(1)는 상기 지지부재(50)에 형성된 접속수단(51)에 의해 휴대형 단말기 등의 메인보드에 표면실장이 가능하다.
물론, 도시하진 않았지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자(1)는 상기 지지부재(50)에 접속수단(51)을 형성하는 대신, 휴대형 단말기 등의 외관을 형성하는 본체부의 내부에 케이스(10)를 설치하고 상기 코일(40)을 상기 휴대형 단말기의 메인보드와 배선을 통해 전기적으로 연결할 수도 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(20)는, 외곽부가 상기 케이스(10)의 상부 내측면에 고정되고, 중앙부가 상기 진동체(30)에 고정된 판형 스프링으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 판형 스프링은, 도 5에서와 같이, 중앙부를 기준으로 양방향으로 분할된 복수개의 형태로 이루어질 수도 있다.
그리고, 상기 탄성부재(20)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 외곽부가 상기 케이스(10)의 상부 내측면에 고정되고, 중앙부가 상기 진동체(30)에 고정된 나선형 스프링으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 나선형 스프링은, 상기 케이스(10)의 상부 내측면에 고정되는 외곽부를 형성하는 외부 링부(21)와, 상기 진동체(30)에 고정되는 중앙부를 형성하는 내부 링부(22)와, 상기 외부 링부(21)와 상기 내부 링부(22)를 연결하는 아치부(23)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 나선형 스프링은, 도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 외부 링부, 내부 링부, 아치부를 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 진동체(30)는, 상기 탄성부재(20)에 고정되어 상기 케이스(10)의 축방향으로 탄성력을 받는 요크(31)와, 상기 요크(31)의 둘레에 고정되는 중량체(32)와, 상기 요크(31)의 중앙에 고정되는 마그네트(33)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 진동체(30)는, 상기 탄성부재(20)의 중앙부가 고정되는 요크(31)와, 진동을 위한 최소한의 중량을 갖는 중량체(32)와, 상기 코일(40)과 전자기적 상호 작용을 하기 위한 마그네트(33)로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 코일(40)은 보이스 코일(voice coil)로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 코일(40)은 보이스 코일로 이루어져, 전원(전류)가 인가됨으로써 만들어진 전기장과 상기 마그네트(33)에서 발생한 자기장의 상호작용으로 만들어진 전자기력을 상기 진동체(30)에 전달하여 진동체(30)의 진동을 발생시키는 역할을 할 수 있다.
한편, 상기 탄성부재(20)는, 저온(martensite) 상과 고온(austenite) 상에 따라 탄성계수 및 항복강도와 같은 물성이 가변되는 니켈 티타늄(Ni-Ti:NiTiNOL) 합금으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 니켈 티타늄 합금은 니켈 55%와 티타늄 45%의 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 아래 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 탄성부재(20)는 전원(전류)가 인가되지 않은 상태에서 저온 상태 즉, 마르텐사이트 조직에서 전원(전류)가 인가되면 온도가 상승하여 고온 상태 즉, 오스테나이트 조직으로 재료 상태가 변하게 되며, 이와 같은 오스테나이트 상에서는 마르텐사이트 상에 비하여 탄성계수 및 항복강도가 현저하게 증가하게 된다.
Figure 112008022675228-pat00001
다시 말하면, 상기 탄성부재(20)는 형상기억합금으로 이루어져, 전원(전류)가 인가됨에 따라 고온 상태로 변하면서 도 3에서와 같이 형상이 변함과 아울러 탄성계수가 증가함으로써 강성이 증가하게 된다.
따라서, 상기 탄성부재(20)는 전원(전류)가 인가됨에 따라 전원이 인가되기 전의 강성(K1)에서 증가된 강성(K2)을 갖게된다.
즉, 상기와 같이 탄성부재(20)의 강성(K2)이 증가됨에 따라 상기 탄성부재(20)에 고정 지지된 상기 진동체(30)는 전원(전류)이 인가되기 전의 고유 진동수(f1)에서 증가된 고유 진동수(f2)를 갖게 된다.
여기서, 상기 진동체(30)의 진동 변위 또는 진동력을 극대화하기 위해서는, 상기 코일(40)과 상기 마그네트(33)의 상호작용에 의한 전자기력의 가진 주파수가 상기 진동체(30)의 고유 진동수(f1 or f2)와 일치해야 한다.
따라서, 상기 탄성부재(20)에 전원(전류)이 인가되기 전에 상기 진동체(30)의 진동 변위 또는 진동력을 극대화하기 위해서는, 상기 탄성부재(20)의 전원(전류) 인가 전 강성(K1)에서의 진동체(30)의 고유 진동수(f1)와 대응되는 주파수를 갖는 전원(교류)을 상기 코일(40)에 인가하며, 상기 탄성부재(20)에 전원(전류)이 인가된 후에 상기 진동체(30)의 진동변위 또는 진동력을 극대화하기 위해서는, 상기 탄성부재(20)의 전원(전류) 인가 후 강성(K2)에서의 진동체(30)의 고유 진동수(f2)와 대응되는 주파수를 갖는 전원(교류)을 상기 코일(40)에 인가하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자(1)는 상기 탄성부재(20)로 인가되는 전원(전류)을 제어하는 탄성부재 전원제어유닛(60)과, 상기 탄성부재 전원제어유닛(60)을 통해 상기 탄성부재(20)로 인가되는 전원에 대응하여 상기 코일(40)로 인가되는 전원(교류)을 제어하는 코일 전원제어유닛(70)을 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자(1)가 휴대형 단말기와 같은 장치에 장착될 경우, 상기 휴대형 단말기의 전원으로부터 상기 탄성부재(20)로 인가되는 전원(전류)을 제어하기 위하여 상기 탄성부재 전원제어유닛(60)을 설치하고, 상기 휴대형 단말기의 전원으로부터 상기 코일(40)로 인가되는 전원(교류)을 제어하기 위하여 상기 코일 전원제어유닛(70)을 설치할 수 있는 것이다.
이때, 상기 진동체(30)의 진동변위 또는 진동력을 극대화하기 위하여, 상기 코일 전원제어유닛(70)은 상기 탄성부재 전원제어유닛(60)을 통해 상기 탄성부재(20)로 전원(전류)이 차단되거나 인가됨으로써 가변되는 상기 탄성부재(20)의 강성(K1 or K2)에 따라 가변되는 상기 진동체(30)의 고유 진동수(f1 or f2)와 대응되는 주파수를 갖는 전원(교류)을 상기 코일(40)로 공급하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자의 제어방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자의 제어방법은, 먼저 사용자가 진동자의 진동모드(예를 들면, 진동자가 장착된 휴대형 단말기의 진동모드)를 변경하고자 할 경우 탄성부재(20)로의 전원 인가를 선택한다.
그러면, 탄성부재 전원제어유닛(60)은 상기 탄성부재(20)로 전원(전류)을 인가한다.
이때, 상기 탄성부재(20)는 저온 상과 고온 상에서 물성이 가변되는 니켈 티타늄 합금과 같은 형상기억합금으로 이루어져 있다.
따라서, 상기 탄성부재(20)로 전원(전류)이 인가되어 탄성부재(20)의 온도가 상승함에 따라 상기 탄성부재(20)의 강성은 전원(전류)이 인가되기 전의 강성인 K1에서 K2로 변화된다.
아울러, 상기 탄성부재(20)의 강성이 K1에서 K2로 변화됨에 따라 진동체(30)의 고유 진동수는 f1에서 f2로 변화된다.
그리고, 상기 진동체(30)의 고유 진동수가 f1에서 f2로 변화됨에 따라 상기 코일 전원제어유닛(70)은 상기 진동체(30)의 변화된 고유 진동수(f2)와 대응하는 주파수를 갖는 전원(교류)을 코일(40)에 인가하고, 이에 따라 상기 코일(40)과 상기 진동체(30)의 마그네트(33)의 상호작용에 의한 전자기력의 가진 주파수가 상기 진동체(30)의 고유 진동수(f2)와 일치하기 때문에, 상기 진동체(30)의 진동 변위 또는 진동력이 극대화되며, 이에 따라 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자(1)는 상기 탄성부재(20)로 전원(전류)이 인가되기 전의 진동모드와 다른 진동모드를 갖는 진동을 발생하게 된다.
한편, 사용자가 진동자(1)의 진동모드를 미변경하고자 할 경우에는 상기 탄성부재(20)로의 전원 인가를 미선택하면 된다.
즉, 본 발명의 제1 실시에에 따른 진동자(1)는 사용자에 의해 탄성부재(20)로의 전원 인가가 선택되지 않으면, 상기 탄성부재 전원제어유닛(60)에서 상기 탄성부재(20)로의 전원을 차단한다.
그러면, 상기 탄성부재(20)는 저온 상에서의 강성(K1)을 갖게 되고, 이때 상기 진동체(30)의 고유 진동수는 f1이 된다.
따라서, 상기 진동체(30)의 고유 진동수가 f1이 됨에 따라, 상기 코일 전원제어유닛(70)이 상기 진동체(30)의 고유 진동수(f1)와 대응하는 주파수를 갖는 전원(교류)을 코일(40)에 인가하면, 상기 코일(40)과 상기 진동체(30)의 마그네트(33)의 상호작용에 의한 전자기력의 가진 주파수가 상기 진동체(30)의 고유 진동수(f1)와 일치하기 때문에, 상기 진동체(30)의 진동 변위 또는 진동력이 극대화되며, 이에 따라 본 발명의 제1 실시에에 따른 진동자(1)는 상기 탄성부재(20)로 전원(전류)이 인가되기 전인 본래 강성(K1)에서의 진동모드를 갖는 진동을 발생하게 된다.
한편, 도 13 또는 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자(1)는 외곽부에서 중앙부로 갈수로 하부로 돌출된 나선형 스프링으로 이루어진 탄성부재(20:도 2 및 도 6 참조) 대신, 수평 방향으로 일자형태의 단면을 갖는 평판 형태의 나선형 스프링으로 이루어진 탄성부재(20-1)를 통해 진동체(30)가 케이스(10) 내부에서 탄력적으로 지지되도록 할 수도 있다.
이때, 상기 평판 형태의 나선형 스프링으로 이루어진 탄성부재(20-1)는, 상기 진동체(30)의 축방향(상하방향)으로의 진동을 위한 공간을 형성하기 위하여, 상기 케이스(10)의 내부 측면에 외곽부가 고정되고, 상기 진동체(30)가 중앙부에 고정되도록 구성되는 것이 바람직하다.
물론, 도시하진 않았지만, 상기 평판 형태의 나선형 스프링 대신 평판 형태의 일자형 스프링으로 이루어진 탄성부재를 통해 진동체(30)가 케이스(10) 내부에서 탄력적으로 지지되도록 할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 평판 형태의 나선형 스프링 또는 평판 형태의 일자형 스프링으로 이루어진 탄성부재를 갖는 진동자의 진동 모드 변경에 따른 구성 및 작용은 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자와 동일하므로 이에 따른 설명은 생략하기로 한다.
진동자의 제2 실시예
다음으로, 첨부된 도 15 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동자(2)에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동자(2) 역시, 상기 제1 실시예에 따른 진동자(1)와 유사하게, 진동자(2)의 외관을 형성하는 케이스(210)와, 상기 케이스(210)의 내부에 설치되고 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 물성이 가변되는 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재(220)와, 상기 탄성부재(220)에 의해 상기 케이스(210) 내부에 탄력적으로 설치되는 진동체(230)와, 상기 케이스(210)의 내부에 설치되고 외부로부터 전원이 인가됨에 따라 상기 진동체(230)가 진동되도록 하는 코일(240)과, 상기 코일(240)이 설치되는 지지부재(250)를 포함하여 구성된다.
그러나, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동자(2)는 상기 제1 실시예의 진동자(1)와 달리, 케이스(210)의 상면에 외부연결홀(211)이 더 형성되고, 상기 진동체(230)에 연결됨과 아울러 상기 케이스(210)의 외부연결홀(211)을 통해 케이스(210)의 외부로 연장되어 상기 진동체(230)에서 발생된 진동을 외부로 전달하는 진동전달부재(280)가 더 설치된다.
여기서, 상기 진동전달부재(280)는 일측이 상기 진동체(230)에 고정되고, 타측이 상기 케이스(210)의 외부연결홀(211)을 통해 상기 케이스(210)의 외부로 연장되어 외부 장치(미도시)와 연결된 샤프트로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 진동체(230)가 상기 케이스(210)의 상하방향으로 왕복 진동함에 따라 상기 진동체(230)의 왕복 진동 운동을 상기 진동전달부재(280)를 매개체로 하여 진동전달부재(280)의 타측에 연결된 외부 장치로 전달할 수도 있다.
다시 말하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동자(2)는 진동체(230)를 통해 진동을 발생함과 아울러, 진동전달부재(280)를 통해 진동체(230)의 진동 운동을 외부 장치로 전달하는 복합 기능을 가질 수 있는 것이다.
이때, 상기 진동전달부재(280)의 설치 및 외부로의 진동 전달을 원활하게 하기 위하여, 상기 탄성부재(220)는 진동전달부재(280)와 간섭되지 않는 형태를 갖는 것이 바람직하다.
즉, 상기 탄성부재(220)가 상기 케이스(210)의 내측면에 외곽부가 고정되고 상기 진동체(230)에 중앙부가 고정된 나선형 스프링으로 이루어질 경우에는, 진동전달부재(280)가 관통되는 관통홀(225)을 형성하여 탄성부재(220)가 진동전달부재(280)의 진동 운동에 방해되지 않도록 한다.
또한, 도 16에서와 같이, 탄성부재(220-1)가 나선형 스프링 대신 평판 형태의 일자형 스프링으로 이루어질 경우 역시, 진동전달부재(280)와 간섭되지 않는 다양한 형태를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동자(2) 역시 상기 제1 실시예에 따른 진동자(1)와 마찬가지로, 상기 탄성부재(220)로 인가되는 전원(전류)을 제어하는 탄성부재 전원제어유닛(260)과, 상기 탄성부재 전원제어유닛(260)을 통해 상기 탄성부재(220)로 인가되는 전원(전류)에 대응하여 상기 코일(240)로 인가되는 전원(교류)을 제어하는 코일 전원제어유닛(270)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 코일 전원제어유닛(270)은, 상기 탄성부재(220)로 전원이 인가됨에 따라 가변되는 상기 진동체(230)의 고유 진동수와 대응하는 주파수를 갖는 전원을 상기 코일(240)로 공급하도록 구성되는 것이 보다 더 바람직하다.
그리고, 상기 진동체(230)는, 상기 제1 실시예에 따른 진동체와 마찬가지로, 요크(231), 중량체(232), 마그네트(233)을 포함하여 이루어질 수 있다.
참고로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동자(2)의 진동 모드 변경에 따른 구성 및 작용은 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자(1)와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 진동자를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 탄성부재에 전원이 인가된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 도 2의 탄성부재로 적용된 판형 스프링을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 5는 도 4의 판형 스프링의 다른 형태를 나타낸 사시도.
도 6 내지 도 11은 도 2의 탄성부재로 적용된 나선형 스프링을 개략적으로 나타낸 평면도들.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동자의 제어방법을 개략적으로 나타낸 순서도.
도 13은 평판 형태의 나선형 스프링이 적용된 진동자를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 14는 도 12의 I-I선을 따른 단면도.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동자를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 16은 도 15의 탄성부재의 다른 실시 형태를 개략적으로 나타낸 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 진동자 10: 케이스
20: 탄성부재 30: 진동체
31: 요크 32: 중량체
33: 마그네트 40: 코일
50: 지지부재 60: 탄성부재 전원제어유닛
70: 코일 전원제어유닛

Claims (23)

  1. 케이스;
    상기 케이스 내부에 배치되며, 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재;
    상기 케이스 내부에 배치되며, 상기 탄성부재에 결합된 진동체;
    상기 케이스 내부에 배치되며, 상기 진동체를 진동시키기 위한 코일;
    상기 탄성부재로 인가되는 전원을 제어하는 탄성부재 전원제어유닛; 및
    상기 코일로 인간되는 전원을 제어하는 코일 전원제어유닛을 포함하되,
    상기 탄성부재는 제1 강성에서의 제1 고유 진동수 및 상기 제1 강성에 비해 높은 강성의 제2 강성에서의 제2 고유 진동수를 가지고,
    상기 탄성부재 전원제어유닛은 상기 탄성부재가 상기 제1 고유 진동수 및 상기 제2 고유 진동수 중 어느 하나를 갖도록 상기 탄성부재에 전원을 인가하고,
    상기 코일 전원제어유닛은 상기 진동체의 고유 진동수가 상기 제1 고유 진동수 및 상기 제2 고유 진동수 중 어느 하나와 일치하도록, 상기 코일에 전원을 인가하도록 구성된 진동자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 하부가 개방된 원통형상을 가지며,
    상기 진동자는 상기 케이스의 개방된 하부에 배치되며, 상기 코일이 결합된 지지부재를 더 포함하는 진동자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 코일로 전원을 인가하기 위한 접속수단이 형성된 기판을 포함하는 진동자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접속수단은 상기 코일과 연결된 금속부재 또는 도전성 패턴을 포함하는 진동자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 온도 변화에 따라 탄성계수 및 항복강도가 변화하는 진동자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성부재는 니켈=티타늄(Ni-Ti) 합금으로 이루어진 진동자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는:
    상기 케이스에 고정되는 외곽부; 및
    상기 진동체에 고정되는 판형 스프링을 포함하는 진동자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 판형 스프링은 중앙부를 기준으로 양방향으로 분할된 복수개의 형태로 이루어진 진동자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는:
    상기 케이스에 고정되는 외곽부; 및
    상기 진동체에 고정되는 중앙부; 를 구비하는
    나선형 스프링을 포함하는 진동자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 나선형 스프링은:
    상기 외곽부를 갖는 외부 링부;
    상기 중앙부를 갖는 내부 링부; 및
    상기 외부 링부와 상기 내부 링부를 연결하는 아치부를 포함하는 진동자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 진동체는:
    상기 탄성부재에 연결되는 요크;
    상기 요크의 둘레에 배치되는 중량체; 및
    상기 요크의 중앙에 배치되는 마그네트를 포함하는 진동자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 보이스 코일(voice coil)을 포함하는 진동자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 진동체에 일측이 연결되고, 상기 케이스의 외부로 타측이 연장되어, 상기 진동체에서 발생된 진동을 외부로 전달하는 진동전달부재를 더 포함하는 진동자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 진동전달부재는 일측이 상기 진동체에 고정되고, 타측이 상기 케이스의 외부연결홀을 통해 상기 케이스의 외부로 연장되어 외부 장치와 연결된 샤프트를 포함하는 진동자.
  15. 케이스, 상기 케이스 내부에 배치되며 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재, 상기 케이스 내부에 배치되며 상기 탄성부재에 결합된 진동체, 상기 케이스 내부에 배치되며 상기 진동체를 진동시키기 위한 코일, 상기 탄성부재로 인가되는 전원을 제어하는 탄성부재 전원제어유닛, 그리고 상기 코일로 인간되는 전원을 제어하는 코일 전원제어유닛을 구비하고, 상기 탄성부재는 제1 강성에서의 제1 고유 진동수 및 상기 제1 강성에 비해 높은 강성의 제2 강성에서의 제2 고유 진동수를 갖도록 구성된 진동자를 제어하되,
    상기 탄성부재 전원제어유닛이 상기 탄성부재가 상기 제1 고유 진동수 및 상기 제2 고유 진동수 중 어느 하나를 갖도록 상기 탄성부재로의 전원을 제어하는 단계; 및
    상기 코일 전원제어유닛이 상기 진동체의 고유 진동수가 상기 제1 고유 진동수 및 상기 제2 고유 진동수 중 어느 하나와 일치하도록, 상기 코일로의 전원을 제어하는 단계를 포함하는 진동자의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 탄성부재 전원제어유닛이 상기 탄성부재가 상기 제1 고유 진동수를 갖도록, 상기 탄성부재로의 전원을 제어하는 단계는 상기 탄성부재 전원제어유닛이 상기 탄성부재에 전원을 인가하지 않음으로써 이루어지고,
    상기 탄성부재 전원제어유닛이 상기 탄성부재가 상기 제2 고유 진동수를 갖도록, 상기 탄성부재로의 전원을 제어하는 단계는 상기 탄성부재 전원제어유닛이 상기 탄성부재로 전원을 인가함으로써 이루어지는 진동자의 제어 방법.
  17. 케이스, 상기 케이스 내부에 배치되며 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재, 상기 케이스 내부에 배치되며 상기 탄성부재에 결합된 진동체, 상기 케이스 내부에 배치되며 상기 진동체를 진동시키기 위한 코일, 상기 탄성부재로 인가되는 전원을 제어하는 탄성부재 전원제어유닛, 그리고 상기 코일로 인간되는 전원을 제어하는 코일 전원제어유닛을 구비하되, 상기 탄성부재 전원제어유닛은 상기 진동체의 고유 진동수가 변화되도록, 상기 탄성부재에 인가되는 전원을 변화시키고, 상기 코일 전원제어유닛은 상기 코일의 주파수가 상기 진동체의 변화된 고유 진동수와 일치하도록, 상기 코일에 인가되는 전원을 변화시키는 진동자의 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 탄성부재에 인가되는 전원을 변화시키는 단계는:
    상기 탄성부재 전원제어유닛이 상기 탄성부재에 전원을 인가하지 않는 제1 단계; 및
    상기 탄성부재 전원제어유닛이 상기 탄성부재에 전원을 인가하는 제2 단계를 포함하고,
    상기 코일에 인가되는 전원을 변화시키는 단계는:
    상기 코일의 주파수가 상기 제1 단계에서 상기 탄성부재의 고유 진동수와 일치하도록, 상기 코일 전원제어유닛이 상기 코일에 전원을 인가하는 단계; 및
    상기 코일의 주파수가 상기 제2단계에서 상기 탄성부재의 고유 진동수와 일치하도록, 상기 코일 전원제어유닛이 상기 코일에 전원을 인가하는 단계를 포함하는 진동자의 제어 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 착신신호로 사용되는 진동을 발생시키기 위한 진동자를 구비하는 휴대형 단말기에 있어서,
    상기 진동자는:
    케이스;
    상기 케이스 내부에 배치되며, 형상기억합금으로 이루어진 탄성부재;
    상기 케이스 내부에 배치되며, 상기 탄성부재에 결합된 진동체;
    상기 케이스 내부에 배치되며, 상기 진동체를 진동시키기 위한 코일;
    상기 탄성부재로 인가되는 전원을 제어하는 탄성부재 전원제어유닛; 및
    상기 코일로 인간되는 전원을 제어하는 코일 전원제어유닛을 포함하되,
    상기 탄성부재는 제1 강성에서의 제1 고유 진동수 및 상기 제1 강성에 비해 높은 강성의 제2 강성에서의 제2 고유 진동수를 가지고,
    상기 탄성부재 전원제어유닛은 상기 탄성부재가 상기 제1 고유 진동수 및 상기 제2 고유 진동수 중 어느 하나를 갖도록 상기 탄성부재에 전원을 인가하고,
    상기 코일 전원제어유닛은 상기 진동체의 고유 진동수가 상기 제1 고유 진동수 및 상기 제2 고유 진동수 중 어느 하나와 일치하도록, 상기 코일에 전원을 인가하는 휴대형 단말기.
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