KR101059599B1 - 선형 진동모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 선형 진동모터는 모터의 상부와 너비방향의 측부를 감싸게 장착되는 케이스와, 상기 모터의 하부와 길이방향의 측부를 감싸는 형상의 브라켓과, 상기 브라켓의 측면 내부에는 코일이 내장되도록 원통부가 일체로 구비된 플레이트와, 상기 브라켓의 내부 중앙에 구비되어 수평방향의 진동을 하는 질량체와, 상기 질량체의 측면에 구비되는 요크와, 상기 요크의 중앙부에 장착되어 상기 코일의 내부공간에 삽입되는 마그넷과, 상기 플레이트와 상기 요크를 연결하여 상기 모터에 진동력을 전달하는 스프링 및 상기 스프링의 말단에 연장되게 형성된 연장부와, 상기 연장부의 말단에 구비되어 상기 케이스와의 마찰을 최소화하는 베어링을 포함한다.

선형 진동모터, 스프링, 요크, 베어링

Description

선형 진동모터{Linear Vibration Motor}

본 발명은 선형 진동모터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 모터의 운동부와 고정부를 연결하는 스프링의 연장부에 베어링을 형성하거나, 요크의 돌출부에 볼을 구비함으로써, 모터의 구동시 인접하는 상대물과의 마찰과 마모뿐만 아니라 그로 인한 소음을 최소화하고 수평방향의 진동을 하는 선형 진동모터에 관한 것이다.

휴대폰으로 대표되는 최근 착신기기의 가장 중요한 기능은 신호의 착신을 알려주는 착신기능이며 이는 벨소리 또는 진동으로 이루어진다. 특히 진동은 타인에게 피해를 주지 않기 위해서 또는 벨소리를 인지하기 힘든 곳에서 인지하기 위하여 휴대폰의 필수요소로 자리잡았다.

이러한 진동을 일으키는 수단으로, 축이 편심되거나 무게 중심이 일측으로 불균형하게 분배된 모터를 회전시켜 진동을 발생시키는 진동모터가 있는데, 이러한 진동모터의 경우 모터 회전시 브러쉬가 세그먼트(segment)와 세그먼트 사이의 극간을 지나면서 기계적인 마찰 및 전기적인 스파크가 발생하는 문제점과 그 수명이 길 지 않은 단점이 있다. 또한, 모터에 전압 인가시 회전관성에 의하여 목표진동량에 도달하는데 시간이 걸리는 단점이 있어서 터치스크린 폰에서 적합한 진동구현에 어려움이 있다.

이러한 진동모터의 단점을 극복하게 위하여 개발된 것이 선형 진동모터인데, 선형 진동모터는 판스프링에 장착된 진동자가 마그네트와 코일 사이의 전자기력에 의해서 진동하기 때문에 기계적인 마찰이 발생하지 않고 소형화가 가능한 장점이 있어 현재 여러가지 형태로 개발되고 있다. 여기서 전자기력은 운동부에 위치한 마그네트가 고정자에 위치한 코일의 일정한 주파수를 갖는 직류 또는 교류전류와 상호작용하여 발생한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 선형 진동모터(10)는 케이스(11)의 내부에 구비된 진동자(12), 코일(13), 마그네트(14), 플레이트(15), 요크(16)로 이루어지며 코일(13)과 마그네트(14) 사이의 전자기력에 의해 진동자(12)가 상하진동한다.

선형 진동모터는 일반적으로 휴대폰의 모서리 부분에 위치하여 LCD 화면에 수직방향으로 진동을 발생시키도록 되어 있다. 수직방향으로 진동하도록 설계되어 있는 선형 진동모터는 진동자(12)가 상하 변위를 확보하여 운동해야 진동을 발생시킬 수 있다. 그러나, 진동량을 크게 하기 위하여 두께를 증가시키는 것은 휴대폰에서 실장시킬 수 있는 공간의 한계에 따라 제약이 따른다.

이러한 종래기술의 선형 진동모터(100)의 단점을 극복하기 위하여, 선형 진동모터 내부의 질량부가 수평방향으로 운동하는 것이 해결방법이 될 수 있다.

그러나, 수평진동을 하는 선형 진동모터는 진동자(120)와 인접해 있는 부품과의 마찰로 인해 부품마모가 발생되기 쉬우므로, 부품마모를 줄일 수 있는 수평진동의 선형 진동모터에 대한 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 모터의 운동부와 고정부를 연결하는 스프링의 연장부에 베어링을 형성하거나, 요크의 돌출부에 볼을 구비함으로써, 모터의 구동시 인접하는 상대물과의 마찰과 마모뿐만 아니라 그로 인한 소음을 최소화하고 수평방향의 진동을 하는 선형 진동모터를 제공한다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 선형 진동모터는 모터의 상부와 너비방향의 측부를 감싸게 장착되는 케이스와, 상기 모터의 하부와 길이방향의 측부를 감싸는 형상의 브라켓과, 상기 브라켓의 측면 내부에는 코일이 내장되도록 원통부가 일체로 구비된 플레이트와, 상기 브라켓의 내부 중앙에 구비되어 수평방향의 진동을 하는 질량체와, 상기 질량체의 측면에 구비되는 요크와, 상기 요크의 중앙부에 장착되어 상기 코일의 내부공간에 삽입되는 마그넷과, 상기 플레이트와 상기 요크를 연결하여 상기 모터에 진동력을 전달하는 스프링 및 상기 스프링의 말단에 연장되게 형성된 연장부와, 상기 연장부의 말단에 구비되어 상기 케이스와의 마찰을 최소화하는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베어링은 볼형상인 볼베어링, 실린더형상인 실린더베어링, 링형상인 링베어링인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스는 상기 베어링을 가이드하도록 단차진 레일부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 요크는 가장자리로부터 연장된 돌출부와, 상기 질량체의 구동시 상기 케이스와의 마찰면을 최소화하도록 상기 돌출부의 말단에 볼이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스는 상기 돌출부의 상기 볼이 가이드되도록 단차진 레일부가 형성된 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 모터의 운동부와 고정부를 연결하는 스프링의 연장부에 베어링을 형성함으로써, 모터의 구동시 인접하는 상대물과의 마찰과 마모뿐만 아니라 그로 인한 소음을 최소화하고 수평방향의 진동을 하는 선형 진동모터를 제공할 수 있다. 또한, 요크에 돌출부를 형성하고 볼을 구비함으로써 모터의 구동시 인접부품과의 마찰면적을 최소화할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 선형 진동모터(100)에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선형 진동모터(100)는 케이스(110)와, 브라켓(120), FPC(130), 플레이트(140), 코일(150), 질량체(160), 요크(170), 마그넷(180), 스프링(190)으로 이루어진다.

케이스(110)는 선형 진동모터(100)의 상부와 너비방향의 측부를 감싸게 장착되어 외부로부터의 충격을 보호하는 역할을 한다.

브라켓(120)은 선형 진동모터(100)의 하부와 길이방향의 측부를 감싸는 형상이다. 브라켓(120)은 구동부에 영향을 주지않도록 비자성 또는 약자성체로 만들어지며 내부 밑면에 입력단자와 연결되는 FPC(130)가 장착된다. FPC(130)는 외부에서 인가되는 전원을 코일(150)로 연결시키는 패턴을 포함한다.

브라켓(120)의 측면 내부에는 코일(150)이 내장되도록 원통부가 일체로 구비된 플레이트(140)가 장착된다.

코일(150)은 마그넷(180)과 상호작용하여 전자기적 힘을 발생시킨다.

브라켓(120)과, 브라켓(120)에 장착된 FPC(130)와, 플레이트(140)와 코일(150)은 고정된 부분으로서 선형 진동모터(100)의 고정부를 이룬다.

브라켓(120)의 내부중앙에는 수평방향의 진동을 발생시키는 질량체(160)가 구비된다. 질량체(160)는 코일(150)의 전원신호를 인가하여 마그넷(180)과 상호작용함으로써 수평방향의 진동을 발생시킨다.

질량체(160)는 철(Fe)보다 무거운 비중을 갖는 것이 바람직하다.

일반적으로 공진주파수(F)를 이용하는 선형 진동모터에 있어서, 공진주파수(F)는 아래[수학식 1]에서 보듯이 질량체(160)의 질량(m)과 스프링의 탄성계수(k)로 결정된다. 코일(150)에 이 공진주파수(F)를 갖는 전원이 인가되어 전류가 흐를 때 질량체(160)가 좌우로 움직이는 변위는 최대가 되고 진동량도 최대가 된다.

[수학식 1]

질량체(160)의 양쪽 측부에는 판형상의 요크(170)가 장착되고 요크(170)의 중앙부에는 마그넷(180)이 장착된다. 마그넷(180)은 플레이트(140)의 원통부 내부에 장착된 코일(150)의 내부공간에 삽입된다.

요크(170)는 마그넷(180)과 함께 자기회로를 구성하여 코일(150)에 쇄교되는 마그넷(180)의 자속이 최적화되도록 한다.

질량체(160)와, 질량체(160)에 장착된 요크(170)와 마그넷(180)은 선형 진동모터(100)의 운동부를 이룬다.

스프링(190)은 질량체(160)에 장착된 요크(170)와 플레이트(140)을 연결시키 며, 질량체(160)가 수평운동을 할 때 케이스(110)와 브라켓(120)에 진동력을 전달한다. 스프링(190)의 양쪽 말단은 요크(170)와 플레이트(140)에 각각 용접됨으로써 고정된다.

스프링(190)의 말단에는 연장되게 형성된 연장부(191)가 일체로 더 구비되며, 연장부(191)의 말단에는 볼베어링(192)이 구비되어 질량체(160)가 진동시 케이스(110)와의 마찰면을 최소화하고 항상 최소의 간격을 유지하도록 한다. 이로써, 케이스(110)의 마모 또는 질량체(160)와 인접한 부품들 사이의 마모를 최소화하며 터치로 인한 소음을 방지한다.

연장부(191)는 스프링(190)과 동일한 재질로서 탄성을 가지며 볼베어링(192)은 추가되는 부품없이 연장부(191)에 조립된다.

이와 같이, 스프링(190)의 연장부(191)의 말단에 볼베어링(192)을 구비함으로써, 질량체(120)의 질량(m)을 최대로 하는 동시에 진동모터의 소형화를 이루고 모터의 진동량을 최대로 할 수 있다.

도 4와 도 5는 스프링(190)의 연장부(191)에 본 발명의 제 1실시예에 따른 볼형상의 볼베어링(192)을 조립한 도면으로, 볼베어링(192)은 볼형상이므로 질량체(160)의 구동시 케이스(110)와의 마찰면적이 최소화되어 부품의 마모가 방지된다.

도 6과 도 7은 스프링(190)의 연장부(191)에 본 발명의 제 2실시예에 따른 실린더형상의 실린더베어링(193)을 조립한 도면으로, 실린더베어링(193)과 접촉되 는 케이스(110)의 일부면에 단차진 레일부(111)를 형성하여 실린더베어링(193)을 가이드함과 동시에 질량체(120)의 수평운동 진직성을 확보한다.

도 8은 스프링(190)의 연장부(191)에 본 발명의 제 3실시예에 따른 링베어링(194)이 조립된 도면이다.

도 4 내지 도 8에 나타난 바와 같이, 스프링(190)의 연장부(191)의 말단에는 볼베어링(192), 실린더베어링(193), 링베어링(194) 중 하나가 조립될 수 있다.

또한 제 4실시예로써, 도 9에 나타난 바와 같이, 요크(170)의 가장자리로부터 연장된 돌출부(171)를 구비하고 돌출부(171)의 말단에 볼(172)이 장착됨으로써 질량체(160)가 구동시 케이스(110)와의 마찰면을 최소화할 수 있다.

도 10은 제 5실시예로써, 단차진 레일부(111)가 형성된 케이스(110)가 장착된 것으로, 질량체(160)가 수평진동시 요크(170)의 가장자리로부터 연장된 돌출부(171)의 말단에 구비된 볼(172)이 레일부(111)를 따라 움직임이므로 케이스(110)와의 마찰면을 최소화한다.

이와 같이 본 발명에 따른 선형 진동모터(100)는 수평방향의 진동을 하며, 스프링(190)의 연장부(191)의 말단에 형성된 베어링으로 인해 인접하는 상대물과의 마찰과 마모, 그로 인한 소음을 최소화한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 선형 진동모터에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

도 1은 본 발명에 따른 선형 진동모터를 나타낸 전체 분해도;

도 2는 본 발명에 따른 선형 진동모터의 고정부를 나타낸 사시도;

도 3은 본 발명에 따른 선형 진동모터의 운동부를 나타낸 사시도;

도 4는 본 발명에 따른 제 1실시예의 선형 진동모터의 부분사시도;

도 5는 본 발명에 따른 제 1실시예의 선형 진동모터의 단면도;

도 6는 본 발명에 따른 제 2실시예의 선형 진동모터의 부분사시도;

도 7은 본 발명에 따른 제 2실시예의 선형 진동모터의 단면도;

도 8은 본 발명에 따른 제 3실시예의 선형 진동모터의 부분사시도;

도 9는 본 발명에 따른 제 4실시예의 선형 진동모터의 사시도;

도 10은 본 발명에 따른 제 5실시예의 선형 진동모터의 사시도;

도 11은 종래기술에 따른 진동모터의 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 선형 진동모터 110: 케이스

120: 브라켓 130: FPC

140: 플레이트 150: 코일

160: 질량체 170: 요크

180: 마그넷 190: 스프링

191: 볼베어링

Claims (7)

1. 모터의 상부와 너비방향의 측부를 감싸게 장착되는 케이스와, 상기 모터의 하부와 길이방향의 측부를 감싸는 형상의 브라켓;

   상기 브라켓의 측면 내부에는 코일이 내장되도록 원통부가 일체로 구비된 플레이트;

   상기 브라켓의 내부 중앙에 구비되어 수평방향의 진동을 하는 질량체와, 상기 질량체의 측면에 구비되는 요크와, 상기 요크의 중앙부에 장착되어 상기 코일의 내부공간에 삽입되는 마그넷;

   상기 플레이트와 상기 요크를 연결하여 상기 모터에 진동력을 전달하는 스프링; 및

   상기 스프링의 말단에 연장되게 형성된 연장부와, 상기 연장부의 말단에 구비되어 상기 케이스와의 마찰을 최소화하는 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동모터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 베어링은 볼형상인 볼베어링인 것을 특징으로 하는 선형 진동모터.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 베어링은 실린더형상인 실린더베어링인 것을 특징으로 하는 선형 진동모터.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 베어링은 링형상인 링베어링인 것을 특징으로 하는 선형 진동모터.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 케이스는 상기 베어링을 가이드하도록 단차진 레일부가 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동모터.
6. 청구항 1 에 있어서,

   상기 요크는 가장자리로부터 연장된 돌출부와, 상기 질량체의 구동시 상기 케이스와의 마찰면을 최소화하도록 상기 돌출부의 말단에 볼이 구비된 것을 특징으로 하는 선형 진동모터.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 케이스는 상기 돌출부의 상기 볼이 가이드되도록 단차진 레일부가 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동모터.

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