KR101153847B1

KR101153847B1 - 선형진동기

Info

Publication number: KR101153847B1
Application number: KR1020090085146A
Authority: KR
Inventors: 이인호
Original assignee: 이인호
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2012-06-18
Also published as: KR20110027173A

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기 등에서의 착신기능 유형 중 하나인 진동기능을 발생시키는 선형진동기에 관한 것이다. 일반적으로 선형진동기는 외부로부터 공급되는 전원을 코일이 배치된 운동부에 전달하는 방법으로, 브러시 등의 판 스프링이나 슬립 링의 미끄럼 접촉을 이용하는 방법을 많이 사용하고 있다.

하지만, 이러한 미끄럼 접촉 방법은 기계적인 마찰로 인하여 접촉부의 마모가 발생하게 되고, 이로 인해 장 수명 진동장치 구현이 어려운 단점이 있다. 이에 본 발명은 외부로부터 공급되는 전원을 운동부의 코일에 전달하는 방법에 관한 발명으로써, 일반적으로 사용되고 있는 미끄럼 접촉을 이용하는 것이 아니라, 외부 전원 공급부에서 최종 코일에 이르는 각 부품을 마모가 되지 않으면서 전기적으로 연결되도록 구성하였고, 또한 질량체를 전기적으로 분리되면서 기계적으로는 일체로 구성되어 동작함으로써 오랫동안 운동부가 움직이더라도 항상 균일하고 안정된 전원공급이 이루어지도록 하였다.

선형, 진동, 바이브레이터, 이동통신 단말기, 진동발생장치, 전원공급

Description

선형진동기{Linear vibrator}

본 발명은 이동통신 단말기 또는 게임기 등에서 진동기능을 발생시키는 선형진동기에 관한 것으로, 안정되고 균일한 전원을 공급하기 위해서 기계적인 마찰에 의해 마모가 발생하는 미끄럼 접촉에 의한 전원공급 방법이 아닌 반영구적인 전원공급 방식을 가진 선형진동기에 관한 것이다.

도 1은 종래의 진동기 단면도이며, 운동부에 구성된 코일(14)에 외부전원을 공급하는 종래의 방법은 다음과 같다.

먼저 케이스 브라켓(16)에 고정되어 있는 리드선(15)을 통해 진동기에 전원이 공급된다. 상기 리드선(15)은 FPCB(11)에 납땜 등에 의해 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 FPCB(11)는 전기가 연결될 수 있도록 도 2와 같이 패턴이 형성되어 있다. 상기 FPCB(11)의 일부에는 브러쉬 타입 전원연결부(12)가 전기적으로 연결되어 있다. 한편 운동부에는 코일(14)이 위치해 있고, 상기 코일(14)은 회로기판(13)과 전기적으로 연결되어 있다. 그리고, 상기 회로기판은 도 3과 같이 상기 브러쉬 타입 전원연결부(12)가 전기적으로 미끄럼 접촉을 할 수 있도록 패턴이 형성되어 있다.

이렇게 구성된 종래의 기술은 외부전원이 상기 리드선(15)을 통해 진동기에 공급되면, 상기 FPCB(11)와 브러쉬 타입 전원연결부(13)를 통해 운동부에 배치된 상기 회로기판(13)에 전달된다. 그리고, 운동부의 회로기판에 전달된 전원은 회로기판에 전기적으로 연결된 상기 코일(14)로 전달되게 된다.

외부에서 전원이 인가되면 전자계 힘에 의해 운동부 및 회로기판이 회전하면서 진동이 발생되며 브러쉬와 회로기판은 마찰을 운동을 한다.

도 2는 종래의 기술로서 외부로부터 전원을 브러시를 통해 회전자에 공급하는 회로 기판의 사례이다.

도 3은 종래의 기술로서 회전형 진동모터의 회전자 구조의 사례이다.

도면에서 보이는 것처럼 전원기판의 일부에 몇 개의 조각으로 나누어진 정류자 편이 형성되어 있고 그 정류자 편에 박판 브러시 등의 탄성체가 접촉되어 전원을 공급함으로써 회전자가 회전되고 회전자의 편심량에 의해 진동이 발생된다.

종래의 선형진동기는 상기에서 기술한 것처럼, 전원공급 방법을 브러쉬 타입의 전원연결부와 회로기판의 미끄럼 접촉을 통해 코일에 전원을 공급하고 있다.
이러한 브러쉬 타입의 전원연결부는 신뢰성 특성 중 수명 시험에 불리한 구조이다. 그 이유는 미끄럼 마찰을 통해 전원을 공급하므로, 브러쉬 타입의 전원연결부가 마모되어 장시간 수명시험시 마모로 인해 접촉부가 닳아 없어진다든지, 끊어진다든지 하는 치명적인 결함을 발생시킬 수 있다.
그리고, 접촉에 의한 전원연결 구조이므로, 접촉부의 변형으로 인해 전원공급이 항상 균일하고 안정되게 전원을 공급하기가 어려우며, 외부 충격에도 브러쉬 타입의 전원연결부가 쉽게 변형될 수 있는 단점이 있다. 이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 해결하고자 한다.

본 발명은 종래 진동기의 단점을 해결하기 위해 다음과 같은 수단을 이용하였다.
외부부터 전원을 공급하는 회로기판에서 최종 운동부의 코일에 이르는 각 부품을 마모가 되지 않으면서 전기적으로 연결되도록 구성하여, 항상 균일하고 안정된 전원공급이 이루어지도록 하였다. 특히 좁은 공간에서 진동량을 극대화하기 위해 중량체를 효율적으로 설계하되 전기적으로 분리된 복수 개의 질량체를 일체형으로 조합하여 고효율의 진동을 발생시키면서 질량체가 전원을 공급하는 통로 기능을 병행하도록 하였다

삭제

본 발명은 상기와 같이 외부로부터 전원이 공급되는 회로기판에서 최종 운동부의 코일에 전원을 공급하는 방법을 기계적인 마모가 발생하는 종래의 미끄럼 마찰을 이용하는 것이 아니라, 마모가 되지 않으면서 각 부품을 전기적으로 연결되도록 구성하여 전원을 최종 코일까지 공급함으로써, 마모로 인한 수명 및 성능의 저하 없이 장시간 사용 가능하도록 하였다.
특히 좁은 공간에서 진동량을 극대화하기 위해 질량체를 효율적으로 설계하되 전기적으로 분리된 복수 개의 통전 가능한 질량체를 일체형으로 조합하여 고효율의 진동을 발생시키면서 질량체가 전원을 공급하는 통로 기능을 병행하도록 하였다. 그렇게 제품을 구성함으로서 부품 수를 줄이고 작은 공간에서 높은 효율을 갖는 선형진동기를 만들 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 선형 진동기를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 선형 진동기의 실시 예1의 단면도이다.

본 발명에 따른 선형 진동기는 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스(110)가 구성되어 있고, 상기 케이스(110)의 중앙부에 일정한 공간을 가지고, 서로 마주보고 배치된 영구자석(107)이 고정되어 있다.

그리고, 상기 케이스(110)와 영구자석(107)과 서로 간섭이 없도록 운동부가 배치되어 있는 데, 상기 운동부는 먼저 상기 영구자석(107)과 전자기적인 힘이 작용하도록 서로 마주보고 배치된 영구자석 사이에 코일(102)이 배치되며, 상기의 영구자석과 코일의 전자기적인 힘에 의해 운동하는 질량체(101)가 코일(102)을 기계적으로 지지하도록 배치된다. 그리고, 상기 케이스(110)에는 외부로부터 전원이 공급되는 회로기판(103)이 구성되어 있으며, 상기 케이스(110)와 운동부 사이에 적어도 하나 이상의 스프링(104)이 배치된다.

이러한 구성을 가지는 선형진동기에 있어서, 상기 질량체(101)의 일부에 상기 코일이 전기적으로 연결되도록 납땜 또는 용접으로 바로 연결하도록 구성하였다.

이때 여기에 사용되는 질량체(101)는 적어도 일부에 도전체를 두어 전기를 흐를 수 있게 구성한다. 그리고, 상기 스프링(104)의 일측을 상기 회로기판(103)의 일부에 전기적으로 연결하여, 상기 코일(102)과 스프링(104)이 전기적으로 연결되도록 구성한다. 이때 스프링(104)은 도전체 재료를 사용한다. 따라서 외부로부터 전기적인 입력신호가 들어오면 회로기판(103)과 스프링(104)을 통해 상기 코일(102)에 인가되며 전자기적인 힘에 의해 질량체(101)와 코일(102)이 움직인다.

그리고 스프링(104)의 완충 특성을 이용함으로써 코일(102)의 공간적인 이동에도 관계없이 항상 전기적으로 연결되는 효과를 얻는다.

특히 본 고안은 코일(102)과 외부전원과의 사이에 별도의 전원 연결장치를 갖지않고 도전체 스프링(104)을 사용함으로써 전기적으로 항상 연결되면서 스프링의 기계적 특성을 활용하여 진동량을 극대화하는 효과를 가질 수 있다.
여기서, 케이스(110)의 내부 표면에 코팅이나 절연부재를 이용하여, 스프링(104)과 질량체(101)가 케이스(110)와 절연되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 스프링(104)의 끝단에 돌기를 두어 돌기와 회로기판(103) 또는 질량체(101)의 통전부 일부를 납땜 또는 용접의 방식으로 직접 전기적으로 연결되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 스프링(104)과 질량체(101)가 케이스(110) 또는 영구자석(107)이나 다른 부품과의 절연을 위하여 질량체(101) 또는 스프링(104) 일부에 절연 코팅을 하거나, 수지 재질의 절연부재를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 스프링(104)은 코일 스프링으로 마련될 수 있는데, 스프링(104)의 형상이 운동부의 왕복운동에도 끊어지지 않도록 좌우 또는 상하 굴곡을 주며, 굴곡으로 인해 늘어난 길이가 운동부의 이동 거리보다 긴 것이 바람직하다.
여기서, 스프링(104)의 끝단에 돌기를 두어 케이스(110) 외부로 뻗어나와 외부 전원과 직접 연결될 수 있도록 함으로써 회로기판을 통하지 않고 직접 전기적으로 전원을 연결되도록 할 수도 있다.

그리고 질량체(101)는 복수 개로 구성하되 질량체(101) 사이에 전기적으로 절연이되면서 기계적으로는 일체가 되도록 절연부재(201)를 질량체(101) 사이에 둠으로써 코일(102)에 전류를 흐를 수 있도록 구성하였다. 그리고 질량체(101)가 원활한 움직임을 가질 수 있도록 케이스(110) 일부에 윤활부재(109)를 두었다. 또한 스프링(104)이 케이스(110) 일부에 잘 고정되도록 스토퍼(108)를 설치하였다.
질량체(101) 사이에 연결된 절연부재(201)는 수지, 세라믹, 종이 증 어느 하나의 절연체일 수 있다.
이때, 질량체와 절연부재는 본딩 또는 인서트 사출 또는 코킹 또는 용접에 의해 일체형으로 고정될 수 있다.

삭제

도 5는 도 4의 단면도이다, 질량체(101) 일부에 돌기를 두어 윤활부재(109)와 최소한의 접촉 면적으로 접촉되도록 구성하였다.

도 6는 코일(102)과 영구자석(107)가 각각 하나로 구성된 실시 예이다.

본 고안에서도 질량체(101) 사이에 절연부재(201)를 두어 전기적으로 절연되면서도 기계적으로 일체로 구성되어 왕복 운동을 할 수 있도록 하였다.

도 7는 도 6의 단면도이다, 질량체(101) 일부에 돌기를 두어 윤활부재(109)와 최소한의 접촉 면적으로 접촉되도록 구성하였다.

도 8은 외부로부터 전원을 브러시를 통해 회전자에 공급하는 회로 기판의 사례이다. 스프링(104)과 접촉되는 회로기판(103) 일부에 빗금친 부분처럼 도전성 랜드를 두어 스프링과 접촉시 통전이 가능하도록 고안되었다.

도 9, 도 10, 도 11 그리고 도 12는 통전이 가능한 재질로 이루어진 질량체(101)을

복수 개로 구성하고 그 질량체(101)를 기계적으로 일체형으로 조합하면서 전기적으로 절연이 가능하도록 절연부재(201)를 둔 사례들이다.

질량체(101)와 절연부재(201)를 기계적으로 일체형으로 조합하기 위해 본드나 코킹 또는 인서트 사출 등을 사용할 수 있다.

상기와 같이 외부로부터 공급되는 전원을 운동부의 코일에 전달하는 전원 연결 장치를 설치하는 방법으로 종래의 기술처럼 브러시 등의 탄성 재료를 이용하여 기계적인 미끄럼 접촉을 이용하지 않고, 본 발명의 사례처럼 기계적으로 직접 연결하면서도 전기적으로 통전 가능하도록 하며, 또 운동부가 왕복 운동시에 발생되는 공간적인 위치 변동에도 기계적인 연결이 가능하도록 스프링 등의 탄성체를 사용하였고, 외부의 전원 입력 신호를 운동부의 코일에 지속적으로 전달할 수 있도록 고안함으로써, 장시간 동안 기계적 결함이나 전기적 결함 없이 사용할 수가 있게 된다. 특히 질량체를 복수 개로 구성하여 전원 연결 기능과 질량을 이용하여 진동을 크게 발생시키는 고 비중재를 사용하도록 하였으며, 복수 개의 질량체 사이에 절연부재를 두고 기계적으로 일체형으로 조합하여 왕복운동을 할 수 있도록 하였다.

도 1은 종래의 회전형 진동모터의 단면도

도 2는 종래의 회전형 진동모터의 전원공급 회로기판 .

도 3은 종래의 회전형 진동모터 회전자 구조

도 4는 본 발명에 따른 선형 진동기의 실시 예1

도 5는 본 발명에 따른 선형 진동기의 실시 예1의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 선형 진동기의 실시 예2

도 7은 본 발명에 따른 선형 진동기의 실시 예2의 단면도

도 8은 본 발명에 따른 선형 진동기의 실시 예의 회로기판

도 9, 10, 11, 12는 본 발명에 따른 선형 진동기의 질량체 일체형 구조 실시 예

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

11 : 종래의 FPCB

12 : 브러쉬 타입 전원연결부

13 : 종래의 회로기판

14 : 종래의 코일

15 : 리드선

16 : 종래의 케이스 브라켓

101 : 질량체

102 : 코일

103 : 회로기판

104 : 스프링

107 : 영구자석

108 : 스토퍼

109 : 윤활 부재

110 : 케이스

201 : 절연부재

Claims

내부에 소정의 공간을 가지는 케이스,

상기 케이스의 일부에 일정한 공간을 가지면서 배치된 영구자석,

상기 영구자석과 전자기적인 힘이 작용하도록 배치된 코일,

상기 영구자석과 코일의 전자기적인 힘에 의해 운동하는 질량체로 구성된 운동부,

상기 케이스의 외부로부터 전원이 공급 가능하도록 연결된 회로기판,

상기 운동부와 케이스 사이에 적어도 하나 이상 배치된 스프링 구조를 가진 선형 진동기에 있어서,

상기 질량체는 복수 개로 구성되어 있고 질량체 사이에 절연부재를 두어 기계적으로 일체형으로 고정되도록 구성되고, 외부로부터 공급되는 전원이 상기 스프링 그리고 상기 질량체를 통해 상기 운동부의 코일에 전기적으로 연결되어 운동부의 공간적 변위에도 항상 전원이 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형진동기.
제 1항에 있어서,

상기 스프링과 질량체는 도전체를 사용하여 상기 코일에 전원을 공급할 수 있는 전원 공급장치로 사용하는 것을 특징으로 하는 선형진동기.
제 1항에 있어서,

상기 케이스의 내부 표면에 코팅이나 절연부재를 이용하여, 상기 스프링과 상기 질량체가 상기 케이스와 절연되도록 하는 것을 특징으로 하는 선형진동기.
제 1항에 있어서,

상기 스프링의 끝단에 돌기를 두어 돌기와 상기 회로기판 또는 상기 질량체의 통전부 일부를 납땜 또는 용접의 방식으로 직접 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 선형진동기.
제 1항에 있어서,

상기 스프링과 상기 질량체가 상기 케이스 또는 상기 영구자석이나 다른 부품과의 절연을 위하여 상기 질량체 또는 상기 스프링 일부에 절연 코팅을 하거나, 수지 재질의 절연부재를 사용하는 것을 특징으로 하는 선형진동기.
제 1항에 있어서,

상기 스프링이 코일 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형진동기.
제 1항에 있어서,

상기 스프링의 형상이 운동부의 왕복운동에도 끊어지지 않도록 좌우 또는 상하 굴곡을 주며, 굴곡으로 인해 늘어난 길이가 상기 운동부의 이동 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 선형진동기.
제 1항에 있어서,

상기 질량체 사이에 연결된 절연부재가 수지, 세라믹, 종이 중 어느 하나의 절연체로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형진동기.
제 1항에 있어서,

상기 질량체와 상기 절연부재가 본딩 또는 인서트 사출 또는 코킹 또는 용접에 의해 일체형으로 고정된 것을 특징으로 하는 선형진동기.
제 1항에 있어서,

상기 스프링의 끝단에 돌기를 두어 상기 케이스 외부로 뻗어나와 외부 전원과 직접 연결될 수 있도록 함으로써 상기 회로기판을 통하지 않고 직접 전기적으로 전원을 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 선형진동기.