KR101046003B1 - 선형 진동자 - Google Patents

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KR101046003B1
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linear vibrator
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최준근
이광형
오화영
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자는 일정크기의 내부공간을 제공하는 고정부; 상기 고정부의 내부공간에 배치되고 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트; 상기 마그네트와 대향하게 배치되어 상기 마그네트와의 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 진동하는 질량체를 구비하는 진동부; 상기 고정부와 상기 진동부에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및 상기 진동부와 결합하며, 상기 진동부의 진동시 상기 마그네트와 비접촉되도록 상기 마그네트를 통과시키는 관통홀을 구비하는 기판;을 포함할 수 있다.

Description

선형 진동자{Linear vibrator}
본 발명은 선형 진동자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동부의 진동시 진폭에 영향이 없도록 하여 성능 및 수명을 향상시키는 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, 내부에 설치되는 스프링과 스프링에 매달린 질량체를 통해 얻어진 전자기력을 공진주파수에 맞춰서 주기적으로 발생시키면 공진을 일으키게 되어 진동이 발생하게 된다.
그러나, 수직 방향으로 진동하도록 설계되어 있는 선형 진동자는 내부에 설치된 질량체가 상하 변위를 확보하여 운동하여야 진동을 발생시킬 수 있다는 점에서 전체적인 두께의 제약을 받게 된다.
하지만, 선형 진동자를 채용하는 개인휴대단말기에서는 선형진동자를 실장할 수 있는 공간에 한계가 있으므로, 선형진동자의 진동량 확보를 위해 선형진동자의 두께를 무제한 늘릴 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 선형진동자의 성능 및 수명을 향상시키기 위해 진동량 확보를 위한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 진동을 위한 전자기력을 발생시키는 코일과 마그네트의 구조 및 전원 공급을 위한 기판의 구조를 변경하여 소형화 및 박형화를 추구하면서도 진동량 확보가 가능한 선형 진동자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자는 일정크기의 내부공간을 제공하는 고정부; 상기 고정부의 내부공간에 배치되고 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트; 상기 마그네트와 대향하게 배치되어 상기 마그네트와의 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 진동하는 질량체를 구비하는 진동부; 상기 고정부와 상기 진동부에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및 상기 진동부와 결합하며, 상기 진동부의 진동시 상기 마그네트와 비접촉되도록 상기 마그네트를 통과시키는 관통홀을 구비하는 기판;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 관통홀은 상기 마그네트의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 기판은 특정주파수의 전기신호를 상기 코일로 전달하기 위해 하면에 형성되어 상기 코일의 인출선의 일단과 전기적으로 접속되는 전극패드를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 전극패드는 상기 코일의 외경의 외측에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 전극패드와 상기 코일의 인출선의 일단은 솔더링에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 기판은 상기 질량체와 결합하여 상기 진동부와 연동하여 진동되는 이동편 및 상기 고정부의 외부로 돌출되고 상기 고정부와 결합하는 고정편을 구비하며, 상기 전극패드는 상기 이동편의 하면에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자는 상기 마그네트의 적어도 하나의 일면에 결합하며, 상기 코일을 거쳐 상기 마그네트로 흐르는 자속을 원할하게 하는 플레이트;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 플레이트는 자성물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 관통홀은 상기 플레이트의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 고정부는 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스와 상기 케이스의 내부공간을 밀폐하는 브라켓을 포함하며, 상기 마그네트는 상기 브라켓의 일면 또는 상기 케이스의 일면에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 고정부는 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스와 상기 케이스의 내부공간을 밀폐하는 브라켓을 포함하며, 상기 마그네트는 복수개로 형성되어 상기 케이스의 일면과 상기 브라켓의 일면에 각각 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자는 상기 마그네트의 사이에 위치하고 상부면 및 하부면이 상기 마그네트의 일면과 각각 결합하여 상기 코일을 거쳐 상기 마그네트로 흐르는 자속을 원활하게 하는 플레이트;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 코일은 상기 마그네트의 외주면의 일부를 수용하며, 상기 코일의 중심축이 상기 마그네트의 착자방향과 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자는 상기 기판의 일면에 결합되어 상기 진동부의 진동에 따른 상기 진동부와 상기 고정부의 접촉을 방지하도록 하는 댐퍼;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동자는 상기 진동부의 상하운동을 원활하게 하도록 상기 마그네트의 외주면에 배치되는 자성유체;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자는 일정크기의 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스와 상기 케이스의 내부공간을 밀폐하는 브라켓을 구비하는 고정부; 상기 고정부의 내부공간에 배치되고 자력을 발생시키도록 같은 극성이 서로 마주보도록 위치되며, 상기 케이스 및 상기 브라켓의 일면에 각각 결합하는 제1 및 제2 마그네트; 상기 제1 및 제2 마그네트와 대향하게 배치되어 상기 제1 및 제2 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 진동하는 질량체를 고정 지지하는 홀더를 구비하는 진동부; 상기 고정부와 상기 진동부에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및 상기 진동부와 결합하며, 상기 진동부의 진동시 상기 마그네트와 비접촉되도록 상기 마그네트를 통과시키는 관통홀을 구비하는 기판;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 관통홀은 상기 마그네트의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 기판은 특정주파수의 전기신호를 상기 코일로 전달하기 위해 하면에 형성되어 상기 코일의 인출선의 일단과 전기적으로 접속되는 전극패드를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동자의 상기 전극패드는 상기 코일의 외경의 외측에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 선형 진동자에 의하면, 공간을 최소화하면서도 자기효율을 극대화할 수 있다.
또한, 진동부와 고정부의 접촉을 방지함으로써 최대 진동량을 확보할 수 있으며, 보다 안정적인 선형 진동을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 절개 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 기판을 도시한 개략 사시도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 질량체, 기판 및 마그네트의 결합관계를 도시한 개략 사시도.
도 6는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 저면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도.
도 10은 본 발명의 제5 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 제1 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 절개 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자(500)는 고정부(100), 진동부(200), 자계부(300) 및 기판(410)을 포함할 수 있다.
고정부(100)는 일정크기의 내부공간을 구비하며 하부가 개방된 케이스(110)와 상기 케이스(110)의 내부공간, 즉 상기 케이스(110)의 하방으로 개방된 하부는 브라켓(120)에 의해 밀폐될 수 있다.
여기서, 상기 케이스(110) 및 상기 브라켓(120)에 의해 후술할 자계부(300) 및 진동부(200) 등을 수용할 수 있는 공간이 형성되며, 상기 케이스(110) 및 상기 브라켓(120)은 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이스(110)의 상면에는 후술할 자성유체(440)를 마그네트(310)의 외주면에 배치하기 위하여 적어도 하나의 유입홀(115)이 형성될 수 있으며, 상기 유입홀(115)을 통해 상기 자성유체(440)를 간편하게 도포할 수 있다.
또한, 상기 유입홀(115)은 후술할 탄성부재(210)와 진동부(200)의 홀더(220)를 결합하는 경우, 즉 용접에 의해 상기 탄성부재(210)와 상기 홀더(220)를 결합하는 경우에 필요한 레이저빔이 관통하는 홀일 수 있다.
여기서, 상기 케이스(110)에는 후술할 기판의 고정편(412, 도 6 참조))을 상기 케이스(110)에 고정시키기 위해 상기 고정편(412)에 형성된 고정홀(419, 도 6 참조)에 대응되는 고정돌기(115)를 형성할 수 있다.
상기 고정돌기(115)는 상기 고정홀(419)에 삽입됨으로써 상기 기판(410)이 상기 케이스(110)에 안정적으로 고정 결합될 수 있으나, 반드시 필수적인 구성은 아님을 밝혀둔다.
진동부(200)는 코일(240), 홀더(220), 질량체(230) 및 탄성부재(210)를 구비할 수 있으며, 상기 진동부(200)는 상기 탄성부재(210)를 매개로 상하진동할 수 있는 부재이다.
상기 코일(240)은 후술할 마그네트(310)와 대향되게 배치될 수 있으며, 일면을 포함하는 상기 마그네트(310)의 일부가 상기 코일(240)이 형성하는 공간 내에 삽입될 수 있다.
여기서 상기 코일(240)은 상기 마그네트(310)의 외경보다 큰 내경을 구비할 수 있으며, 상기 진동부(200)가 운동하는 동안 상기 코일(240)과 상기 마그네트(310)는 비접촉의 상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 코일(240)은 상기 홀더(220)의 중공 내부면에 결합할 수 있으며 상기 코일(240)에 전류를 일정주파수에 따라 인가하면 상기 코일(240) 주변에 자기장을 유도할 수 있다.
이때, 상기 코일(240)을 통하여 전자기력이 가진되면 상기 마그네트(310)에서 상기 코일(240)을 통과하는 자속의 방향은 좌우로 형성되고, 상기 코일(240)에 의해 발생되는 자기장은 상하로 형성되어 상기 진동부(200)가 상하로 진동하게 된다. 따라서, 상기 마그네트(310)의 자속방향과 상기 진동부(200)의 진동방향은 수직을 이루게 된다.
즉, 상기 진동부(200)의 고유진동수로 전자기력을 가진하면 공진 진동을 하여 최대의 진동량을 얻을 수 있으며, 상기 진동부(200)의 고유진동수는 진동부(200)의 질량과 탄성부재(210)의 탄성계수에 의해 영향을 받게 된다.
홀더(220)는 상기 코일(240)의 외주면에 결합하고 후술할 진동하는 질량체(230)를 고정지지할 수 있으며, 상부 및 하부가 개방된 중공원통형으로 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 홀더(220)는 상기 코일(240) 및 질량체(230)의 일면에 접촉하는 원통형의 수직부(222)와 상기 수직부(222)의 단부에서 반경방향 내측 및 외측으로 연장 형성되어, 상기 코일(240) 및 상기 질량체(230)의 타면을 지지하는 외측 및 내측수평부(224, 226)로 이루어질 수 있다.
상기 수직부(222)의 외주면과 상기 외측수평부(224)의 하부면은 상기 질량체(230)와 접촉하여 상기 질량체(230)를 고정 지지할 수 있으며, 상기 수직부(222)의 내주면과 상기 내측수평부(226)의 하부면은 상기 코일(240)을 고정 지지할 수 있다.
또한, 상기 홀더(220)의 재질은 철로 이루어질 수 있으며, 이는 상기 탄성부재(210)의 재질과 동일한 재질로 형성함으로써 결합을 용이하고 견고하게 하기 위함이다.
다만, 상기 홀더(220) 및 상기 탄성부재(210)의 재질은 철에 한정되는 것은 아니며 결합을 용이하고 견고하게 하는 경우라면 어떠한 재질을 사용하여도 무방하다.
또한, 상기 홀더(220)의 수직부(222)는 코일(240)과 질량체(230) 사이의 공간을 형성하도록 상기 코일(240)과 상기 질량체(230)의 하부면보다 높게 형성될 수 있으며, 상기 공간에 접착제(430)가 충진되어 상기 코일(240)과 상기 질량체(230)의 결합을 보다 견고하게 할 수 있다.
질량체(230)는 상기 홀더(220)의 상기 수직부(222)의 외부면과 상기 외측수평부(224)의 하부면에 결합하여 상하로 진동하는 진동체로써 상하진동하는 경우 상기 고정부(100) 내에서 접촉 없이 진동할 수 있도록 상기 케이스(110)의 내부면의 내경보다는 작은 외경크기로 구비될 수 있다.
이에 따라, 상기 케이스(110) 내부면과 상기 질량체(230)의 외부면 사이에는 일정 크기의 간극이 형성될 수 있다.
이러한 질량체(230)는 상기 마그네트(310)에서 발생되는 자력의 영향을 받지 않는 비자성체 또는 상자성체 소재로 구성되는 것이 바람직하다.
따라서, 질량체(230)는 철보다 무거운 비중을 갖는 텅스텐과 같은 물질이 바람직하며, 이는 동일한 체적 내에 상기 진동부(200)의 질량을 높임으로써 공진주파수를 조절하여 진동량을 최대로 하기 위함이다.
다만, 상기 질량체(230)의 재질은 텅스텐에 한정하는 것은 아니며 설계자의 의도에 따라 다양한 재질을 사용하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 선형 진동자(500)의 고유진동수를 보정하기 위해 상기 질량체(230)는 서브 질량체를 추가적으로 삽입할 수 있는 공간이 형성되어 상기 질량체(230)의 질량을 가감할 수도 있다.
탄성부재(210)는 상기 언급한 바와 같이 상기 홀더(220)와 상기 케이스(110)에 결합하여 탄성력을 제공하는 부재로서, 상기 탄성부재(210)의 탄성계수에 의해 상기 진동부(200)의 고유진동수에 영향을 미치게 된다.
여기서, 상기 탄성부재(210)는 코일스프링 또는 판스프링 중 하나일 수 있으나, 여기에 한정되지 않으며 탄성력을 제공하는 부재이면 제한이 없음을 밝혀둔다.
자계부(300)는 마그네트(310) 및 플레이트(320)를 포함할 수 있으며, 상기 마그네트(310)는 고정부(100)를 구성하는 브라켓(120)의 상면에 본딩제를 매개로 하여 결합될 수 있다.
상기 마그네트(310)는 홀더(220)에 결합된 코일(240)의 내경보다 작은 외경을 구비할 수 있으며, 상기 브라켓(120)에 결합되어 고정부재로 작용할 수 있다.
다만, 상기 브라켓(120)의 상면에는 상기 마그네트(310)의 외경과 대응되도록 돌출형성되는 외벽을 구비하여 상기 외벽의 내면에 상기 마그네트(310)의 외경을 삽입 고정함으로써 더욱 견고히 결합될 수 있다.
여기서, 상기 마그네트(310)의 일면인 상부면에는 상기 마그네트(310)와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일(240)을 거쳐 상기 마그네트(310)로 흐르는 자속을 원활하게 형성하도록 하는 플레이트(320)가 결합될 수 있다.
상기 플레이트(320)는 자성물질로 형성될 수 있으며, 이는 후술할 자성유체(440)의 도포를 원활하게 하기 위함이다.
즉, 상기 마그네트(310) 및 상기 플레이트(320)의 외주면과 코일(240) 사이에는 자성유체(440)가 도포될 수 있으며, 상기 자성유체(440)는 후술할 진동부(200)의 이상진동을 방지하는 기능을 할 수 있다.
상기 자성유체(440)는 진동부(200)의 상하운동을 원활하게 하도록 상기 마그네트(310)와 상기 코일(240) 사이에 형성되는 간극에 배치될 수 있으며, 상기 자성유체(440)는 외부충격으로 인해 상기 진동부(200)가 좌우 또는 상하로 흔들려 발생되는 이상진동을 방지할 수 있다.
상기 자성유체(440)는 상기 마그네트(310)의 자속에 집속하는 성질을 갖는 물질로서, 상기 마그네트(310)의 일면에 도포하는 경우 상기 마그네트(310)의 자속 발생 지점에 집속하여 하나의 환형을 이루게 된다.
여기서, 상기 자성유체(440)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(440)는 상기 마그네트(310)의 외면과 상기 코일(240)의 중공부의 내면과의 유격을 메워 상기 진동부(200)가 부드럽게 진동 또는 슬라이딩될 수 있도록 할 수 있다.
기판(410)은 앞서 언급한 진동부(200)를 구성하는 질량체(230)의 일면과 결합할 수 있으며, 상기 진동부(200)의 진동시 마그네트(310)와 비접촉되도록 상기 마그네트(310)를 통과시키는 관통홀(411)을 구비할 수 있다.
상기 관통홀(411)은 상기 마그네트(310)와 상기 기판(410)과의 접촉을 방지할 수 있으며, 상기 진동부(200)의 진동 및 운동시에 진폭에 제한이 없도록 하여 상기 진동부(200)의 최대 진동량을 확보할 수 있다.
따라서, 상기 관통홀(411)에 의해 본 발명에 따른 선형 진동자(500)는 보다 안정적인 선형 진동을 얻을 수 있으며, 상기 관통홀(411)을 구비하는 기판(410)에 대해서는 도 4 내지 6을 참조로 자세히 후술하기로 한다.
여기서, 상기 기판(410)의 하부면에는 상기 진동부(200)의 진동에 따른 상기 진동부(200)와 상기 고정부(100)의 브라켓(120)과의 접촉을 방지하도록 하는 댐퍼(420)가 결합될 수 있다.
상기 댐퍼(420)는 상기 진동부(200)의 선형운동에 따른 접촉을 방지하도록 탄성재질로 이루어질 수 있으며, 상기 진동부(200)의 과도한 진동으로 상기 진동부(200)가 상기 브라켓(120)에 접촉되어 터치소음이 발생되는 것을 방지하는 동시에 상기 진동부(200)의 마모를 방지할 수 있다.
여기서, 상기 댐퍼(420)는 외부충격이 있는 경우 외부충격을 흡수하도록 재질은 러버, 콜크, 프로필렌 또는 포론 등 충격을 흡수할 수 있는 다양한 재질이 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 기판을 도시한 개략 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자에 제공되는 질량체, 기판 및 마그네트의 결합관계를 도시한 개략 사시도이며, 도 6는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 저면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자(500)에 제공되는 기판(410)은 이동편(416), 고정편(412) 및 연결편(414)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동편(416)의 내부공간은 브라켓(120)에 고정된 마그네트(310)가 통과되는 관통홀(411)을 의미할 수 있다.
다시 말하면, 상기 기판(410)은 진동부(200)를 구성하는 질량체(230)의 일면과 결합하며, 상기 진동부(200)의 진동시 상기 마그네트(310)와 비접촉되도록 상기 마그네트(310)를 통과시키는 관통홀(411)을 구비할 수 있다.
상기 관통홀(411)에 관하여는 후술하기로 한다.
상기 기판(410)의 이동편(416)은 진동부(200)와 연동되어 진동하는 부분으로 상기 이동편(416)의 상부면에는 질량체(230)의 하부면이 접촉되어 결합될 수 있다.
다만, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 질량체(230)의 하부면은 상기 이동편(416)의 결합을 위해 상측으로 함몰 형성되는 영역을 구비할 수 있으며, 상기 영역에 상기 이동편(416)이 결합될 수 있으나 상기 영역 없이 평평한 상기 질량체(230)의 하부면에 직접 결합될 수도 있다.
상기 고정편(412)은 코일(240)에 전원을 공급하기 위한 전원연결단자(415)를 구비할 수 있으며, 케이스(110)의 외부로 돌출될 수 있다.
즉, 상기 고정편(412)은 고정부(100)인 케이스(110)의 외부로 돌출 형성되는 동시에 상기 케이스(110)에 결합될 수 있다.
이때, 앞서 언급한 바와 같이 상기 기판(410)과 상기 케이스(110)와의 결합을 용이하게 하기 위해 상기 고정편(412)에는 고정홀(419)이 구비될 수 있다.
상기 고정홀(419)은 케이스(110)에 형성된 고정돌기(115)가 삽입되어 상기 기판(410)을 상기 케이스(110)에 용이하게 결합할 수 있다.
여기서, 상기 기판(410)은 상기 이동편(416)과 상기 고정편(412)을 연결하는 연결편(414)을 구비할 수 있으며, 상기 연결편(414)은 상기 고정편(412)의 일단으로부터 상기 이동편(416)의 가장자리와 일정 간극을 사이에 둔 채로 상기 이동편(416)의 원주방향으로 선회하면서, 상기 이동편(416)이 상하로 진동할 수 있도록 해줄 수 있다.
기판(410)에 형성된 관통홀(411), 즉 이동편(416)의 내부공간에 의해 형성되는 상기 관통홀(411)은 마그네트(310)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 마그네트(310)의 상부면에 결합되는 플레이트(320)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 기판(410)의 이동편(416)은 상기 질량체(230)와 결합하여, 본 발명에 따른 선형 진동자(500)의 진동시 상기 기판(410)도 진동할 수 있으며, 상기 기판(410)은 상기 마그네트(310)의 하측으로 운동할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 선형 진동자(500)의 최대 진동량 확보를 위해 상기 기판(410)과 상기 마그네트(310)는 비접촉 상태를 유지해야 하며, 상기 관통홀(411)은 이러한 비접촉 상태를 유지시켜줄 수 있는 것이다.
다시 말하면, 마그네트(310)의 외경보다 크게 형성된 관통홀(411)을 구비하는 기판(410)은 상하 진동시에도 상기 마그네트(310)와의 접촉을 방지할 수 있으므로, 진동부(200)의 운동 진폭에 제한이 없어지게 된다.
도 6을 참조하면, 상기 기판(410)의 하면에는 특정주파수의 전기신호를 코일(240)로 전달하기 위한 전극패드(418)를 구비할 수 있으며, 상기 전극패드(418)는 상기 코일(240)의 인출선(245)과 전기적으로 접속될 수 있다.
여기서, 상기 전극패드(418)는 상기 코일(240)의 외경의 외측에 형성될 수 있으며, 상기 전극패드(418)와 상기 코일(240)의 인출선(245)의 일단은 솔더링에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
다시 말하면, 상기 전극패드(418)는 기판(410)의 이동편(416)의 하면에 형성되어 상기 코일(240)의 인출선(245)과 결합될 수 있다.
따라서, 상기 코일(240)의 인출선(245)은 상기 기판(410)의 전극패드(418)가 상기 코일(240)의 외측에서 결합됨으로써 본 발명에 따른 선형 진동자(500)가 작동하는 경우 진동 및 운동에 영향이 없게 된다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 진동자(600)는 마그네트(330) 및 플레이트(340)를 제외하고는 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 선형 진동자(500)와 구성 및 효과가 동일하므로 상기 마그네트(330) 및 플레이트(340) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
마그네트(330)는 고정부(100)에 결합되기는 하나, 앞서 설명한 제1 실시예와는 상이하게 고정부(100)의 케이스(110)의 내부 밀폐면에 결합될 수 있다.
따라서, 상기 탄성부재(210)는 케이스(110)의 내부 밀폐면의 외측에 결합되는 탄성부재(210)와의 접촉을 방지하기 위해 중앙에 상기 마그네트(330)의 외경보다 크게 형성되는 홀을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 마그네트(330)의 일면인 하부면에는 상기 마그네트(330)와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일(240)을 거쳐 상기 마그네트(330)로 흐르는 자속을 원활하게 형성하도록 하는 플레이트(340)가 결합될 수 있다.
또한, 기판(410)는 관통홀(411)의 형성되어 진동부(200)가 상하로 진동하는 경우 케이스(110)의 내부 밀폐면에 결합된 상기 마그네트(330)와의 접촉을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선형 진동자(700)는 마그네트(310, 330)를 제외하고는 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 선형 진동자(500)와 구성 및 효과가 동일하므로 상기 마그네트(310, 330) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
마그네트(310, 330)는 제1 및 제2 마그네트(310, 330)를 포함할 수 있다.
상기 제2 마그네트(310)는 케이스(110) 상부의 내부 밀폐면에 접촉되어 형성될 수 있으며, 상기 제1 마그네트(330)는 브라켓(120)의 상면에 결합되어 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)는 자기장을 발생시키도록 각각 수직방향으로 상하부가 서로 다른 극으로 착자되어 일정세기의 자력을 발생시키는 원통형의 영구자석이며, 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)는 케이스(110) 상부의 내부 밀폐면 및 브라켓(120)의 상부면에 고정 배치되도록 본딩제를 매개로 접착될 수 있다.
상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)는 자력을 발생시키도록 같은 극성이 서로 마주보도록 위치할 수 있으며, 이격되어 형성될 수 있다.
극성을 서로 마주보도록 배치되는 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)에 의해 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330) 사이에 존재하는 자기력선이 반경방향 외측으로 퍼져 나가게 되어 자기효율이 높아지게 되며, 특히 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)의 외주부에 위치하는 후술할 코일(240)이 쇄교되는 곳에 자기력이 집중되게 되어 동일 체적에서 동일한 전류를 소비한다면 단일개의 마그네트에 비해 전자기력을 크게 구현할 수 있고, 보다 큰 진동량을 구현할 수 있다.
다만, 상기 마그네트(310, 330)는 제1 및 제2 마그네트(310, 330)로 형성된 것에 한정하지 않으며, 극성이 서로 마주보도록 위치할 수 있는 경우라면 2이상의 마그네트로 형성되어도 무방함을 밝혀둔다.
여기서, 상기 제1 마그네트(310)의 일면인 상부면에는 상기 제1 마그네트(310)와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일(240)을 거쳐 상기 제1 마그네트(310)로 흐르는 자속을 원활하게 형성하도록 하는 플레이트(320)가 결합할 수 있다.
따라서, 고정부(100) 내에 배치되는 복수의 마그네트(310, 330)를 같은 극성이 서로 마주보도록 함으로써 상기 마그네트(310, 330) 사이에 있는 자기력선이 반경방향 외측으로 퍼져 나가게 되어 자기효율을 극대화할 수 있다.
따라서, 동일한 체적내에 소비전류 대비 전자기력의 크기를 최대로 할 수 있으모 공간을 최소화하면서도 최대 진동량을 확보하여 안정적인 선형 진동을 구현할 수 있다.
또한, 기판(410)은 관통홀(411)의 형성되어 진동부(200)가 상하로 진동하는 경우 케이스(110)의 내부 밀폐면 및 브라켓(120)의 일면에 결합된 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)와의 접촉을 방지할 수 있다.
도 9은 본 발명의 제4 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선형 진동자(800)는 제1 및 제2 마그네트(310, 330)와 플레이트(340)를 제외하고는 앞선 제3 실시예와 구성 및 효과가 동일하므로 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)와 상기 플레이트(340) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
플레이트(340)는 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330) 사이에 위치하며, 상기 플레이트(340)의 상부면 및 하부면은 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)의 일면과 각각 결합될 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)의 타면은 케이스(110)의 일면 및 브라켓(120)의 일면에 각각 결합될 수 있으며, 결과적으로 상기 제1 및 제2 마그네트(310, 330)와 상기 플레이트(340)는 결합되어 하나의 부재로서 기능할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 선형 진동자를 도시한 개략 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 선형 진동자(900)는 코일 스프링(910)을 제외하고는 앞선 제1 실시예의 구성 및 효과가 동일하므로 상기 코일 스프링(910) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
진동부(200)의 진동을 전달하는 탄성부재(910)로 코일 스프링(910)을 사용할 수 있으며, 상기 코일 스프링(910)은 홀더(220)의 상면에 결합될 수 있다.
이상의 실시예를 통해, 본 발명에 따른 선형 진동자(500, 600, 700, 800, 900)는 진동부(200)와 결합하는 기판(410)에 마그네트(310, 330)의 외경보다 큰 관통홀(411)을 형성함으로써 상기 기판(410)과 상기 마그네트(310, 330)와의 비접촉 상태를 유지할 수 있으므로 최대 진동량을 확보할 수 있다.
또한, 복수의 마그네트(310 ,330)를 같은 극성이 서로 마주보도록 배치함으로써 상기 마그네트(310 ,330) 사이에 있는 자기력선이 반경방향 외측으로 퍼져 나가게 되어 자기효율을 극대화할 수 있다.
따라서, 동일한 체적내에 소비전류 대비 전자기력의 크기를 최대로 할 수 있으모 공간을 최소화하면서도 최대 진동량을 확보하여 안정적인 선형 진동을 구현할 수 있다.
100: 고정부 200: 진동부
210, 910: 탄성부재 220: 홀더
230: 질량체 240: 코일
300: 자계부 310, 330: 제1 및 제2 마그네트
320, 340: 플레이트 410: 기판
411: 관통홀 420: 댐퍼
500~900: 선형 진동자

Claims (19)

  1. 일정크기의 내부공간을 제공하는 고정부;
    상기 고정부의 내부공간에 배치되고 자력을 발생시키는 적어도 하나의 마그네트;
    상기 마그네트와 대향하게 배치되어 상기 마그네트와의 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 진동하는 질량체를 구비하는 진동부;
    상기 고정부와 상기 진동부에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및
    상기 진동부와 결합하며, 상기 진동부의 진동시 상기 마그네트와 비접촉되도록 상기 마그네트를 통과시키는 관통홀을 구비하는 기판;을 포함하는 선형 진동자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 마그네트의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 특정주파수의 전기신호를 상기 코일로 전달하기 위해 하면에 형성되어 상기 코일의 인출선의 일단과 전기적으로 접속되는 전극패드를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극패드는 상기 코일의 외경의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전극패드와 상기 코일의 인출선의 일단은 솔더링에 의해 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 기판은 상기 질량체와 결합하여 상기 진동부와 연동하여 진동되는 이동편 및 상기 고정부의 외부로 돌출되고 상기 고정부와 결합하는 고정편을 구비하며,
    상기 전극패드는 상기 이동편의 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트의 적어도 하나의 일면에 결합하며, 상기 코일을 거쳐 상기 마그네트로 흐르는 자속을 원할하게 하는 플레이트;를 더 포함하는 선형 진동자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플레이트는 자성물질로 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 플레이트의 외경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스와 상기 케이스의 내부공간을 밀폐하는 브라켓을 포함하며,
    상기 마그네트는 상기 브라켓의 일면 또는 상기 케이스의 일면에 결합되는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스와 상기 케이스의 내부공간을 밀폐하는 브라켓을 포함하며,
    상기 마그네트는 복수개로 형성되어 상기 케이스의 일면과 상기 브라켓의 일면에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마그네트의 사이에 위치하고 상부면 및 하부면이 상기 마그네트의 일면과 각각 결합하여 상기 코일을 거쳐 상기 마그네트로 흐르는 자속을 원활하게 하는 플레이트;를 더 포함하는 선형 진동자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 상기 마그네트의 외주면의 일부를 수용하며, 상기 코일의 중심축이 상기 마그네트의 착자방향과 동일한 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 일면에 결합되어 상기 진동부의 진동에 따른 상기 진동부와 상기 고정부의 접촉을 방지하도록 하는 댐퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 진동부의 상하운동을 원활하게 하도록 상기 마그네트의 외주면에 배치되는 자성유체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  16. 일정크기의 내부공간을 제공하고 하부가 개방된 케이스와 상기 케이스의 내부공간을 밀폐하는 브라켓을 구비하는 고정부;
    상기 고정부의 내부공간에 배치되고 자력을 발생시키도록 같은 극성이 서로 마주보도록 위치되며, 상기 케이스 및 상기 브라켓의 일면에 각각 결합하는 제1 및 제2 마그네트;
    상기 제1 및 제2 마그네트와 대향하게 배치되어 상기 제1 및 제2 마그네트와 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 코일과 진동하는 질량체를 고정 지지하는 홀더를 구비하는 진동부;
    상기 고정부와 상기 진동부에 결합하여 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및
    상기 진동부와 결합하며, 상기 진동부의 진동시 상기 마그네트와 비접촉되도록 상기 마그네트를 통과시키는 관통홀을 구비하는 기판;을 포함하는 선형 진동자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 마그네트의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 기판은 특정주파수의 전기신호를 상기 코일로 전달하기 위해 하면에 형성되어 상기 코일의 인출선의 일단과 전기적으로 접속되는 전극패드를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전극패드는 상기 코일의 외경의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
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