KR101004879B1

KR101004879B1 - 선형 진동자

Info

Publication number: KR101004879B1
Application number: KR1020100048815A
Authority: KR
Inventors: 최준근
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2010-12-28
Also published as: US20140117787A1; US9071121B2; CN102263473A; US20110291497A1; US9093888B2; CN102263473B

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자는 일정크기의 내부공간에 자력을 발생시키는 마그네트를 구비하는 고정부; 상기 마그네트와 대향하게 장착되어 상기 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 진동하는 질량체를 고정 지지하며 상기 코일의 일면에 결합하는 홀더를 구비하는 진동부; 및 상기 홀더와 상기 고정부에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 포함하며, 상기 홀더는 상기 코일의 일면에 접촉하는 원통형의 수직부와 상기 수직부의 단부에서 외경방향으로 연장 형성되어 상기 질량체를 고정 지지하는 수평부로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

선형 진동자{Linear vibrator}

본 발명은 선형 진동자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수평방향으로의 진동을 방지하여 안정적인 선형진동을 얻을 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.

종래에는 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, 진동 모터 내부에 설치되는 스프링과 스프링에 매달린 질량체를 통해 얻어진 전자기력을 공진주파수에 맞춰서 주기적으로 발생시키면 공진을 일으키게 되어 진동이 발생하게 된다.

그러나, 상기 질량체가 이상동작이나 외부충격에 의한 분할 진동을 하는 경우, 이 충격이 스프링과 질량체의 결합부에 영향을 미치게 되어 코일의 단선 등 불량 현상을 야기시킬 수 있으며, 상기 스프링 또는 질량체를 포함하는 진동부가 이탈할 수도 있는 문제점이 있다.

따라서, 보다 안정적인 선형진동을 발생시키고 외력에 의한 충격을 방지하는 방안이 요구되며, 나아가 빠르고 안정적으로 진동을 정지시킬 수 있는 선형 진동자에 대한 연구가 시급한 실정이다.

본 발명의 목적은 탄성부재와 질량체를 지지하는 홀더의 결합구조를 변경하여 외력에 의한 이상진동 및 진동자의 이탈를 방지하는 선형 진동자를 제공한다.

삭제

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 탄성부재는 상기 수평부에 결합하여 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 홀더는 상기 코일의 일면에 접촉하며 하단부가 밀폐된 원통형의 수직부와 상기 수직부의 단부에서 외경방향으로 연장 형성되어 상기 질량체를 고정 지지하는 수평부로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 탄성부재는 상기 수직부의 밀폐된 하단부 및 상기 수평부에 각각 결합하여 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.

삭제

본 발명에 따른 선형 진동자에 의하면, 외력에 의한 탄성부재와 진동자의 이탈을 방지할 수 있다.

또한, 진동자의 이상진동을 방지하여 보다 안정적인 선형 진동을 얻을 수 있으며, 빠르고 안정적으로 진동을 정지시킬 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 홀더를 도시한 개략 절개 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 홀더, 탄성부재 및 하부케이스의 결합을 도시한 개략 분해 사시도.
도 6은 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 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 홀더를 도시한 개략 절개 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)는 고정부(140), 자계부(120), 진동부(130) 및 탄성부재(90)를 포함할 수 있다.

상기 고정부(140)는 일정크기의 내부공간을 갖는 수용부재인 상부케이스(10)와 상기 상부케이스(10)의 하방으로 개방된 하부는 하부케이스(15)에 의해 밀폐될 수 있다.

여기서 상기 상부케이스(10)와 상기 하부케이스(15)에 의해 후술할 자계부(120) 및 진동부(130) 등을 수용할 수 있는 공간이 형성되며, 상기 상부케이스(10)와 상기 하부케이스(15)는 일체로 형성될 수 있다.

상기 자계부(120)는 마그네트(30)와 하부플레이트(40)로 형성될 수 있으며, 상기 마그네트(30)는 상기 상부케이스(10) 상부의 내부 밀폐면에 접촉되어 형성될 수 있다.

상기 마그네트(30)는 자기장을 발생시키도록 수직방향으로 상하부가 서로 다른 극으로 착자되어 일정세기의 자력을 발생시키는 원통형의 영구자석이며, 상기 마그네트(30)는 상기 상부케이스(10) 상부의 내부 밀폐면에 고정 배치되도록 본딩제를 매개로 접착될 수 있다.

상기 마그네트(30)의 하부면에는 상기 마그네트(30)와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일(60)을 거쳐 상기 마그네트(30)의 하부로 흐르는 자속을 원활하게 형성하도록 하는 하부플레이트(40)를 장착할 수 있다.

또한, 상기 마그네트(30) 및 상기 하부플레이트(40)의 외주면과 상기 코일(60) 사이에는 자성유체(50)가 도포될 수 있으며, 상기 자성유체(50)는 후술할 진동부(130)의 이상진동을 방지할 수 있다.

즉, 상기 진동부(130)의 상하운동을 원활하게 하도록 상기 마그네트(30)와 상기 코일(60) 사이에 형성되는 간극에 배치될 수 있으며, 상기 자성유체(50)는 외부충격으로 인해 진동부(130)가 좌우로 흔들려 좌우진동을 유발하는 경우 좌우진동을 방지하고 상기 진동부(130)가 선형으로 진동할 수 있도록 하며 잔진동 현상을 방지할 수 있다.

상기 자성유체(50)는 상기 마그네트(30)의 자속에 집속하는 성질을 갖는 물질로서, 상기 마그네트(30)의 일면에 도포하는 경우 상기 마그네트(30)의 자속 발생 지점에 집속하여 하나의 환형을 이루게 된다.

여기서, 상기 자성유체(50)는 액체 속에 자성분말을 콜로이드 모양으로 분산화시킨다음 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 갖게된다.

또한, 상기 자성유체(50)는 상기 마그네트(30)의 외면과 상기 코일(60)의 중공부의 내면과의 유격을 메워 상기 진동부(130)가 부드럽게 진동 또는 슬라이딩될 수 있도록 한다.

상기 진동부(130)는 코일(60), 홀더(70) 및 질량체(80)를 구비할 수 있으며, 상기 진동부(130)는 후술할 탄성부재(90)를 매개로 상하진동할 수 있는 부재이다.

상기 코일(60)은 상기 마그네트(30)와 대향되게 배치되어 있고, 일면을 포함하는 상기 마그네트(30)의 일부가 상기 코일(60)이 형성하는 공간 내에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 코일(60)은 상기 홀더(70)의 중공 내부면에 결합할 수 있으며 상기 코일(60)에 전류를 일정주파수에 따라 인가하면 상기 코일(60)주변에 자기장을 유도할 수 있다.

이때, 상기 코일(60)을 통하여 전자기력을 가진하면 상기 마그네트(30)에서 상기 코일(60)을 통과하는 자속의 방향은 좌우로 형성되고, 상기 코일(60)에 의해 발생되는 자기장은 상하로 형성되어 상기 진동부(130)가 상하로 진동하게 된다. 따라서, 상기 마그네트(30)의 자속방향과 상기 진동부(130)의 진동방향은 수직을 이루게 된다.

즉, 상기 진동부(130)의 고유진동수로 전자기력을 가진하면 공진 진동을 하여 최대의 진동량을 얻을 수 있으며, 상기 진동부(130)의 고유진동수는 진동부(130)의 질량과 탄성부재(90)의 탄성계수에 의해 영향을 받게 된다.

상기 홀더(70)는 상기 코일(60)의 외주면에 결합하며 진동하는 질량체(80)를 고정지지할 수 있으며, 상부 및 하부가 개방된 중공원통형으로 형성될 수 있다.

구체적으로 상기 홀더(70)는 상기 코일(60)의 외주면에 접촉하여 결합하는 원통형의 수직부(72)와 상기 수직부(72)의 단부에서 외경방향으로 연장 형성되는 수평부(74)로 형성될 수 있다.

상기 수직부(72)의 외주면과 상기 수평부(74)의 상부면은 상기 질량체(80)와 접촉하여 상기 질량체(80)를 고정 지지할 수 있으며, 상기 수평부(74)의 하부면은 후술할 탄성부재(90)가 결합할 수 있다.

또한, 상기 홀더(70)의 재질은 철(Fe)로 이루어질 수 있으며, 이는 상기 탄성부재(90)의 재질과 동일한 재질로 형성함으로써 결합을 용이하고 견고하게 하기 위함이다.

다만, 상기 홀더(70) 및 상기 탄성부재(90)의 재질은 철(Fe)에 한정되는 것은 아니며 결합을 용이하고 견고하게 하는 경우라면 어떠한 재질을 사용하여도 무방하다.

여기서, 상기 홀더(70)의 저면에는 상기 탄성부재(90)와 결합하는 상부결합부(110a)가 형성될 수 있으며, 상기 상부결합부(110a)는 상기 홀더(70)의 저면과 상기 탄성부재(90)가 용접에 의해 결합되는 부분을 의미할 수 있다.

상기 질량체(80)는 상기 홀더(70)의 상기 수직부(72)의 외부면과 상기 수평부(74)의 상부면에 결합하여 상하로 진동하는 진동체로써 상하진동하는 경우 상기 고정부(140) 내에서 접촉 없이 진동할 수 있도록 상기 상부케이스(10)의 내부면의 내경보다는 작은 외경크기로 구비될 수 있다.

이에 따라, 상기 상부케이스(140) 내부면과 상기 질량체(80)의 외부면 사이에는 일정 크기의 간극이 형성될 수 있다.

이러한 질량체(80)는 상기 마그네트(30)에서 발생되는 자력의 영향을 받지 않는 비자성체 또는 상자성체 소재로 구성되는 바람직하다.

따라서, 질량체(80)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(80)의 재질은 텅스텐에 한정하는 것은 아니며 설계자의 의도에 따라 다양한 재질을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 질량체(80)는 측면으로 확장되어 더 큰 질량을 갖도록 할 수도 있는 바, 이 또한 제한된 체적 내에 질량을 증가시켜 진동량을 최대로 하기 위함이다.

여기서, 상기 선형 진동자(100)의 고유진동수를 보정하기 위해 상기 질량체(80)는 서브 질량체를 추가적으로 삽입할 수 있는 공간이 형성되어 상기 질량체(80)의 질량을 가감할 수도 있다.

상기 탄성부재(90)는 상기 언급한 바와 같이 상기 홀더(70)와 상기 하부케이스(15)에 결합하여 탄성력을 제공하는 부재로서, 상기 탄성부재(90)의 탄성계수에 의해 상기 진동부(130)의 고유진동수에 영향을 미치게 된다.

상기 탄성부재(90)의 일측은 상기 홀더(70)의 수평부(74)의 저면에 결합하며 상기 수평부(74) 사이에서 상부결합부(110a)를 형성할 수 있다.

상기 상부결합부(110a)는 상기 탄성부재(90)의 일측과 상기 수평부(74)의 저면이 용접에 의해 결합되는 부분을 의미할 수 있으며, 상기 언급한 바와 같이 상기 탄성부재(90)와 상기 홀더(70)를 동일 재질로 형성함으로써 용접에 의한 결합을 용이하고 견고하게 할 수 있다.

여기서, 상기 탄성부재(90)는 코일스프링 또는 판스프링 중 하나일 수 있으며, 판스프링인 경우는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

다만, 상기 탄성부재(90)는 상기 언급한 스프링에 한정되지 않으며 탄성력을 제공하는 부재이면 다 가능할 수 있음을 밝혀둔다.

상기 탄성부재(90)의 타측은 상기 하부케이스(15)의 일면과 용접에 의해 결합될 수 있으며, 상기 하부케이스(15)의 일면과 하부결합부(110b)를 형성할 수 있다.

다만, 상기 하부케이스(15)의 상부면에는 코일과 전기적으로 접속하기 위한 플랙시블 인쇄회로기판(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 탄성부재(90)의 타측은 상기 인쇄회로기판(미도시)과 용접에 의해 결합되어 하부결합부를 형성할 수도 있다.

한편, 상기 상부케이스(10)의 상부 내측 밀폐면에는 댐퍼(20)가 형성될 수 있으며, 상기 댐퍼(20)는 상기 마그네트(30)를 수용하는 구조일 수 있다.

상기 댐퍼(20)는 상기 진동부(130)의 선형운동에 따른 접촉을 방지하도록 탄성재질로 이루어질 수 있으며, 상기 진동부(130)의 과도한 진동으로 상기 진동부(130)가 상기 상부케이스(10)에 접촉되어 터치소음이 발생되는 것을 방지하는 동시에 상기 진동부(130)의 마모를 방지할 수 있다.

또한, 외부충격이 있는 경우 외부충격을 흡수하여 상기 선형 진동자(100)의 수명을 연장시킬 수 있으며, 재질은 러버, 콜크, 프로필렌 등 충격을 흡수할 수 있는 다양한 재질이 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 홀더, 탄성부재 및 하부케이스의 결합을 도시한 개략 분해 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)는 탄성부재(90)를 제외하고는 상기 일 실시예의 구성 및 효과가 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 탄성부재(90)는 판스프링일 수 있으며 상부로 돌출된 부분은 상기 홀더(70)의 수평부(74)와 용접에 의해 결합될 수 있다.

즉, 상기 돌출된 부분은 상기 수평부(74) 사이에서 상부결합부(110a)를 형성할 수 있으며, 용접에 의한 결합을 용이하고 견고하게 하도록 상기 홀더(70)와 상기 탄성부재(90)인 판스프링은 동일 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 탄성부재(90)인 판스프링의 하부는 상기 하부케이스(15)의 일면과 용접에 의해 결합될 수 있으며, 상기 하부케이스(15)의 일면과 하부결합부(110b)를 형성할 수 있다.

다만, 상기 하부케이스(15)의 상부면에는 코일과 전기적으로 접속하기 위한 플랙시블 인쇄회로기판(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 탄성부재(90)의 하부는 상기 인쇄회로기판(미도시)과 용접에 의해 결합되어 하부결합부(110b)를 형성할 수도 있다.

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

도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자(100)는 홀더(70)의 구조 및 탄성부재(90)와 홀더(70)와의 결합부위를 제외하고는 상기 일 실시예의 구성 및 효과가 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 홀더(70)는 상기 코일(60)의 일면에 접촉하며 하단부가 밀폐된 원통형의 수직부(72)와 상기 수직부(72)의 단부에서 외경방향으로 연장 형성되는 수평부(74)로 이루어질 수 있다.

따라서, 상기 탄성부재(90)의 일측은 상기 수평부(74)의 저면과 상기 수직부(72)의 밀폐된 하단부의 저면에 각각 용접에 의해 결합할 수 있으며, 타측은 상기 하부케이스(15)의 일면에 결합될 수 있다.

이상의 실시예를 통한 상기 홀더(70)에 의해 질량체(80) 및 코일(60)을 고정 지지하고, 탄성부재(90)를 용접에 의해 상기 홀더(70) 및 고정부(140)에 결합함으로써 외력에 의한 이상진동 및 진동자의 이탈을 방지할 수 있으며, 상기 진동부(130)의 이상진동을 방지하여 보다 안정적인 선형 진동을 얻을 수 있다.

10: 상부케이스 15: 하부케이스
20: 댐퍼 30: 마그네트
40: 하부플레이트 50: 자성유체
60: 코일 70: 홀더
80: 질량체 90: 탄성부재
100: 선형 진동자 120: 자계부
130: 진동부 140: 케이스

Claims

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일정크기의 내부공간에 자력을 발생시키는 마그네트를 구비하는 고정부;
상기 마그네트와 대향하게 장착되어 상기 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 진동하는 질량체를 고정 지지하며 상기 코일의 일면에 결합하는 홀더를 구비하는 진동부; 및
상기 홀더와 상기 고정부에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 포함하며,
상기 홀더는 상기 코일의 일면에 접촉하는 원통형의 수직부와 상기 수직부의 단부에서 외경방향으로 연장 형성되어 상기 질량체를 고정 지지하는 수평부로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제2항에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 수평부에 결합하여 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제2항에 있어서,
상기 홀더는 상기 코일의 일면에 접촉하며 하단부가 밀폐된 원통형의 수직부와 상기 수직부의 단부에서 외경방향으로 연장 형성되어 상기 질량체를 고정 지지하는 수평부로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제4항에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 수직부의 밀폐된 하단부 및 상기 수평부에 각각 결합하여 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
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