KR101157396B1 - 선형 진동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원이 중지될 경우의 잔진동을 해결함과 아울러 진동량 저하를 방지할 수 있는 선형 진동 장치를 위하여, 전자기력을 발생시키며 내부에 공간이 형성된 코일과, 상기 코일의 외측을 감싸며 자기적 멈춤 기능을 수행하는 하측요크를 구비하는 고정자; 상기 코일의 내측으로 이동가능하게 삽입되는 자석과, 상기 하측요크의 외측을 감싸도록 이동가능하게 움직이는 중량체와, 상기 자석과 중량체를 연결하며 자기적 멈춤기능을 수행하는 상측요크를 구비하는 진동자; 및 일측이 상기 고정자에 고정되고 타측이 상기 중량체를 지지하며 탄성변형되는 스프링; 을 포함하는, 선형 진동 장치를 제공한다.

Description

선형 진동 장치{Linear Vibration Device}

본 발명은 전기장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 휴대폰 등 전자기기에 진동을 발생시킬 수 있는 선형 진동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 진동모터(Vibration Motor)는 전자기적인 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 전기장치이다. 진동모터는 휴대폰에서 착신상태를 알려주기 위한 벨 또는 멜로디 대신에, 소리가 아닌 진동으로 착신상태를 알려주므로 주변에 소음이 많은 환경이나 타인에게 소리에 의한 불쾌감을 줄 수 있는 환경에서 유용하게 사용될 수 있다.

진동모터는 브러쉬를 사용한 일반적인 DC모터에 진동자를 달아서 사용하는 것이 일반적인 방식이다. 그러나 브러쉬를 사용한 진동모터는 브러쉬의 마모로 인해 수명이 짧은 편이며, 빠른 응답의 진동이 필요한 터치방식의 휴대폰, 스마트폰 등에서 다양한 진동모드를 구현하기 어려운 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 근래에는 브러쉬를 사용하지 않고 상하로 진동자가 동작하도록 코일, 스프링, 영구자석 등을 포함하는 진동모터인 선형 진동 장치가 휴대폰 등에 널리 이용되고 있다.

그러나 이러한 종래의 선형 진동 장치는 전원을 중단(off)하더라도 계속적인 여유 진동인 잔진동이 발생하는 문제가 있어, 자성유체를 통해 자력을 집중하여 잔진동을 해결하고자 한다. 하지만 자성유체는 마이크로 단위로 이루어진 소자석과 결합한 유체이므로 정확한 정량을 진동자에 도포하는 것이 어려울 뿐만 아니라 동작중이나 충격 등 환경변화에 민감할 수 있어 특성변화를 야기할 수 있다. 또한, 전원이 중단(off)될 때 빠른 구속력을 갖기 위해서 영구자석의 자기력과 코일의 전자기력에 의한 진동체의 상하 동작을 자성유체가 하지 못하도록 방해하므로 오히려 선형 진동 장치의 가장 중요한 특성인 진동량 저하를 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 전원이 중지될 경우의 잔진동을 해결함과 아울러 진동량 저하를 방지할 수 있는 선형 진동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 전자기력을 발생시키며 내부에 공간이 형성된 코일과, 상기 코일의 외측을 감싸며 자기적 멈춤 기능을 수행하는 하측요크를 구비하는 고정자; 상기 코일의 내측으로 이동가능하게 삽입되는 자석과, 상기 하측요크의 외측을 감싸도록 이동가능하게 움직이는 중량체와, 상기 자석과 중량체를 연결되며 자기적 멈춤기능을 수행하는 상측요크를 구비하는 진동자; 및 일측이 상기 고정자에 고정되고 타측이 상기 진동자를 지지하며 탄성변형되는 스프링; 을 포함하는, 선형 진동 장치가 제공된다.

상기 고정자는 상기 코일 및 상기 하측요크가 장착되는 브라켓; 및 외부의 전기적 신호를 상기 코일에 전달하며 상기 브라켓에 결합되는 인쇄회로기판;을 더 포함할 수 있다.

상기 하측요크는 상기 코일의 내경보다 작아지도록 상부 영역이 내측면으로 절곡된 절곡리브를 가질 수 있다.

상기 하측요크의 하부 영역에는 상기 코일과의 접촉을 방지하고 상기 인쇄회로기판에 고정되도록 외측면으로 확장된 확장리브가 형성될 수 있다.

상기 진동자는 상기 자석에 결합되어 상기 자석의 자력을 일측방향으로 집중시키는 자력집중판을 더 포함할 수 있다.

상기 상측요크, 하측요크 및 자력집중판은 상자성체를 포함할 수 있다.

상기 상측요크는 상기 하측요크에 상기 자석이 삽입되어 이동할 수 있도록 중앙영역이 아래로 함몰된 함몰판을 포함할 수 있다.

상기 상측요크는 상기 중량체와 결합되도록 외측 영역이 절곡된 절곡리브를 더 포함할 수 있다.

상기 자력집중판은 철보다 비중이 큰 금속으로 이루어질 수 있다.

상기 스프링은 중앙 부위가 원형으로 관통된 관통홀과, 상기 관통홀을 감싸는 다수의 홀을 형성하며 상기 진동자의 진동시 탄성변형되는 탄성판을 구비할 수 있다.

상기 선형 진동 장치는 상기 고정자와 결합되며 내부에 공간이 형성된 케이스를 더 포함할 수 있다.

상기 케이스의 중앙 영역에는 상기 진동자의 상승 높이를 제한하며 진동 및 충격음을 감쇄시키는 댐퍼가 설치될 수 있다.

상기 댐퍼의 중앙 영역에는 상기 진동 및 충격음을 상기 댐퍼의 외경 부위와 내경부위로 확산할 수 있는 댐퍼홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 전자기력을 발생시키며 내부에 공간이 형성된 코일과, 상기 코일의 외측을 감싸며 자기적 멈춤 기능을 수행하는 하측요크를 구비하는 고정자; 상기 코일의 내측으로 이동가능하게 삽입되는 자석과, 상기 하측요크의 외측을 감싸도록 이동가능하게 움직이는 중량체와, 상기 자석과 중량체를 연결하며 자기적 멈춤기능을 수행하는 자력집중판을 구비하는 진동자; 및 일측이 상기 고정자에 고정되고 타측이 상기 진동자를 지지하며 탄성변형되는 스프링; 을 포함하는, 선형 진동 장치가 제공된다.

상기 진동자는 상기 자석의 타단에 결합되어 상기 자석의 자력을 일측방향으로 집중시키는 또 다른 자력집중판을 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전원이 중지될 경우의 잔진동을 해결함과 아울러 진동량 저하를 방지할 수 있는 선형 진동 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 장치의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 선형 진동 장치의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 고정자의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 하측요크에 대한 부분 절개 사시도이다.
도 5는 도 2의 진동자의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 상측요크에 대한 부분 절개 사시도이다.
도 7은 도 2의 스프링부재에 대한 사시도이다.
도 8은 도 1의 단면도이다.
도 9는 도 8의 진동자가 하강한 상태를 보여주는 동작도이다.
도 10은 도 8의 진동자가 상승한 상태를 보여주는 동작도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동 장치의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선형 진동 장치의 단면도이다.
도 13은 도 12에서 상측요크에 대한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 장치의 부분 절개 사시도이다.

도 2는 도 1의 선형 진동 장치의 부분 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 고정자의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 하측요크에 대한 부분 절개 사시도이고, 도 5는 도 2의 진동자의 분해 사시도이며, 도 6은 도 5의 상측요크에 대한 부분 절개 사시도이고, 도 7은 도 2의 스프링부재에 대한 사시도이며, 도 8은 도 1의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 장치(1)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 크게 고정자(10), 진동자(20), 스프링(30) 및 케이스(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

고정자(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 브라켓(11), 인쇄회로기판(12), 코일(13) 및 하측요크(14)를 포함할 수 있다. 여기서 브라켓(11), 인쇄회로기판(12), 코일(13) 및 하측요크(14)는 순서대로 적층된 형태로 조립되면서 진동자(20)에 대해 상대적으로 고정된 위치를 유지하는 고정자(Stator)로 기능할 수 있다.

브라켓(11)은 돌출된 확장편(11a)을 가지며, 원형의 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다. 브라켓(11)은 후술할 케이스(40)에 덮어지면서 선형 진동 장치(1)의 외관을 이룰 수 있다.

브라켓(11)에 놓여지는 인쇄회로기판(12)은 외부의 전기적 신호를 코일(13)에 전달해준다. 이를 위해 인쇄회로기판(12)은 브라켓(11)의 확장편(11a)과 대응되는 형상을 가지며 외부로부터 전원을 공급받을 수 있는 전극부(12b)를 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(12)의 중앙 영역에는 코일(13)과 하측요크(14)가 장착되는 장착홀(12a)이 형성될 수 있다. 예를 들어 인쇄회로기판은 유연한 기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)로 이루어질 수 있다.

코일(13)은 인쇄회로기판(12)의 장착홀(12a)에 장착되며, 인쇄회로기판(12)으로부터 제공된 외부의 전기적 신호에 의해 전자기력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어 코일(13)은 내부가 비어있는 원통 형태의 링(ring) 모양을 가질 수 있으나 코일(13)의 형상은 이에 제한되지 않고 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 코일(13)의 내부 공간에는 후술할 진동자(20)의 일부 영역이 삽입될 수 있다.

하측요크(14)는 코일(13)의 외측을 감싸도록 설치되면서, 코일(13)에서 발생한 전자기력을 집중하여 진동자(20)에 전달할 수 있다. 이에 하측요크(14)는 후술할 상측요크(23)와 함께 진동자(20)의 자기적 멈춤 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어 하측요크(14)는 자기집중을 높이기 위해서 상자성체(常磁性體, paramagnetic substance)로 제작될 수 있다.

하측요크(14)의 내경은 코일(13)을 감쌀 수 있도록 코일(13)의 외경보다 크게 제작될 수 있다. 따라서 하측요크(14)는 외부 충격으로부터 코일(13)을 보호하면서 코일(13)의 단선을 줄이고, 진동자(20)의 상하이동 방향을 원활하게 가이드할 수 있다.

하측요크(14)는 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 하측요크(14)의 상부 영역은 코일(13)의 내경보다 작아지도록 내측면으로 절곡된 절곡리브(14a)를 가질 수 있다. 외부에서 교번하는 전원이 코일(13)에 인가되면 교번하는 전원에 의해 전자기력이 발생되며, 코일(13)을 감싸는 하측요크(14) 주변에도 전자기력선이 분포될 수 있다. 이때, 발생된 전자기력선은 절곡리브(14a)에 집중될 수 있다.

한편, 하측요크(14)와 인접하는 자석(22)은 상하로 N과 S극으로 착자되므로, 자석(22)의 상부에 위치하여 자석(22)에 의한 자력이 집중되는 상측요크(23)의 극성과, 자석(22)의 하부에 위치하여 자석(22)에 의한 자력이 집중되는 자력집중판(21)의 극성은 서로 다르게 형성될 수 있다. 따라서 코일(13)에 의한 전자기력선이 집중되는 절곡리브(14a)가 형성된 하측요크(14)를 갖는 고정자(10)와, 극성이 서로 다른 자력집중판(21)과 상측요크(23)를 갖는 진동자(20)는 전자기력선에 의해 인력과 척력이 교번적으로 발생하므로 진동자(20)는 고정자(10)에 대해 상하로 이동하면서 진동을 발생시킬 수 있다.

이때, 자석(22)에서 출발한 자기력선은 자력집중판(21)을 거쳐 하측요크(14)의 절곡리브(14a), 상측요크(23)의 함몰판(23a)을 따라 다시 자석(22)으로 귀환하는 자기력선에 의한 자기 구속력을 갖는다. 따라서 자기구속력을 갖는 자기력선에 의해 자석(22)을 포함한 진동자(20)는 고정자(10)에 대해 안정적인 멈춤, 즉 안정적인 이동 거리를 확보할 수 있다. 즉, 진동자(20)는 상측요크(23)의 함몰판(23a)과 하측요크(14)의 절곡리브(14a)의 높이가 실질적으로 일치하는 상한점을 가지며, 자력집중판(21)과 하측요크(14)의 절곡리브(14a)의 높이가 실질적으로 일치하는 하한점을 가질 수 있다.

하측요크(14)의 하부 영역에는 코일(13)과의 접촉을 방지하고 인쇄회로기판(12)에 고정되도록 외측면으로 확장 돌출된 확장리브(14b)가 형성될 수 있다.

예를 들어 확장리브(14b)는 하측요크(14)의 하부 영역에 대향되게 한 쌍으로 마련될 수 있다. 돌출된 확장리브(14b)에 의해 하측요크(14)는 인쇄회로기판(12)으로 용접으로 쉽게 고정이 될 수 있고, 확장리브(14b)가 형성되지 않은 하측요크(14)의 하부 영역의 공간을 통해서 코일(13)을 인출하여 인쇄회로기판(12)에 회로를 연결할 수 있다. 확장리브(14b)가 돌출되지 않은 하측요크(14)의 하부 영역은 코일(13)의 인출선이 지나가기 충분하게 공간을 확보하고, 회로를 연결한 부위는 본딩(bonding)을 통해 외부와 절연시킬 수 있다.

진동자(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 자석(22), 자력집중판(21), 상측요크(23) 및 중량체(24)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 상측요크(23), 중량체(24), 자석(22) 및 자력집중판(21)은 순서대로 적층된 형태로 조립되면서 고정자(10)에 대해 상대적으로 진동하면서 수직방향으로 선형이동하는 진동자(Vibrator)로 기능할 수 있다.

자석(22)은 상술한 고정자(10)의 코일(13)에 의해 형성된 전자기력에 대응자계를 형성하도록 영구자석(permanent magnet)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 자석(22)은 수직방향으로 상부와 하부가 서로 다른 극(N,S)으로 착자된 영구자석으로서, 일정 세기의 자력을 발생시킬 수 있다. 이때, 자석(22)은 전자기력을 발생하는 코일(13)의 내부에 삽입되기 위해 코일(13)의 내경보다 작은 크기를 갖는 원통 모양으로 이루어질 수 있다.

자력집중판(21)은 자석(22)의 자력을 일측 방향으로 집중하도록 마련되어 자석(22)에 적어도 하나가 결합될 수 있다. 예를 들어 자력집중판(21)은 자석(22)의 하부에 결합되면서 자석(22)의 수직방향으로 상/하부가 서로 다른 극으로 착자된 자기력선을 측면으로 방향을 바꾸는 역할을 할 수 있다. 예를 들어 자력집중판(21)은 자석(22)의 극성 배치에 따라 상하로 N극 또는 S극의 극성을 띨 수 있다. 자력집중판(21)은 자기집중을 높이기 위해서 상자성체로 제작될 수 있다.

상측요크(23)는 자석(22)과 중량체(24)를 연결하며 전술한 바와 같이 고정자(10)의 하측요크(14)와 함께 진동자(20)의 안정적인 멈춤, 즉 안정적인 이동 거리를 확보할 수 있다.

상측요크(23)는 도 6에 도시된 바와 같이 하측요크(14)의 공간에 자석(22)이 삽입될 수 있도록 중앙 영역이 아래로 함몰된 함몰판(23a)과, 중량체(24)가 결합되도록 외측 영역이 아래로 절곡된 절곡리브(23b)를 갖는 원반 형상을 가질 수 있다.

함몰판(23a)은 N극과 S극으로 상하로 착자된 자석(22)의 일면이 부착된다. 즉, 자석(22)의 상부에 위치한 함몰판(23a)은 자석(22)의 하부에 위치한 자력집중판(21)과 다른 극성이 형성될 수 있다. 예를 들어 자력집중판(21)이 N극을 띄면 함몰판(23a)은 S극을 띄고, 자력집중판(21)이 S극을 띄면 함몰판(23a)은 N극을 띌 수 있다.

함몰판(23a)과 절곡리브(23b)를 갖는 상측요크(23)는 자력집중판(21)이 결합된 자석(22)이 상하 동작할 경우 하측요크(14)와의 간섭을 피하면서 중량체(24)의 자기적 멈춤 기능을 극대화시킬 수 있다. 상측요크(23)도 하측요크(14)와 마찬가지로 자기집중을 높이기 위해서 상자성체로 제작될 수 있다.

중량체(24)는 코일(13)에 의한 전자기력과 자석(22)에 의한 자기력에 대응하여 상하로 동작하는 자석(22) 및 자력집중판(21)에 의한 진동에 체감진동을 높일 수 있도록 상측요크(23), 예를 들어 절곡리브(23b)에 결합될 수 있다. 중량체(24)는 철보다 비중이 큰 금속, 예를 들어 텅스텐 계열이 사용될 수 있다.

중량체(24)는 내부에 빈 공간이 형성된 도우넛(donut) 형상을 가질 수 있으며, 내부 공간을 형성하는 상부에는 상측요크(23)가 고정될 수 있도록 단차진 테두리부가 형성될 수 있다. 중량체(24)와 상측요크(23)의 접합부위, 예를 들어 중량체(24)의 테두리부와 상측요크(23)의 절곡리브(23b)는 본딩 또는 레이져 용접을 통해 서로 고정 결합될 수 있다.

한편, 진동자(20)의 진동음을 효과적으로 외부로 전달하기 위하여 고정자(10)와 진동자(20)의 사이에는 탄성 복원력을 갖춘 스프링(30)이 설치될 수 있다.

스프링(30)은 도 7에 도시된 바와 같이 중앙 부위가 원형으로 관통된 관통홀(31)과, 관통홀(31)을 감싸는 다수의 홀을 형성하며 진동자(20)의 진동시 탄성변형되는 탄성판(32)을 포함하는 원판 형상으로 이루어질 수 있다.

관통홀(31)은 하측요크(14)의 외주 영역 및 중량체(24)의 중앙 내부 공간의 크기보다 크게 형성될 수 있다. 따라서 관통홀(31)에 의해 스프링(30)은 중량체(24)를 하부에서 탄성지지할 수 있으며, 하측요크(14)에 대해 진동자(20)는 원활하게 상하로 움직일 수 있다.

스프링(30)은 여러 개의 탄성판(32)이 서로 연결되어 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 7과 같은 경우에는 스프링(30)이 네 개의 탄성판(32)을 포함하여 구성되어 있다. 이때 어느 하나의 탄성판(32)의 시작부와 다른 탄성판(32)의 시작부는 각각 서로 연결되어 있을 수 있다. 이러한 연결을 위해 도 7의 예에 도시한 것과 같이 외측 지지부(33)가 형성될 수 있다. 또한, 어느 하나의 탄성판(32)의 종점부와 다른 탄성판(32)의 종점부는 각각 서로 연결되어 있을 수 있다. 이러한 연결을 위해 도 7의 예에 도시한 것과 같이 내측 지지부(34)가 형성될 수 있다. 이와 같이 여러 개의 탄성판(32), 외측 지지부(33), 및 내측 지지부(34)에 의해 여러 개의 홀들(35)이 형성될 수 있다. 각각의 탄성판(32)은 개별적으로 탄성 복원력을 제공할 수 있는데, 각 탄성판들(32)의 시작부는 충분한 이격거리를 두고 외측 지지부(33)를 통해 연결되어 있으며 각 탄성판들(32)의 종점부는 중앙홀(31)에 의해서 충분한 이격거리를 확보하면서 내측 지지부(34)를 통해 연결됨으로써 각각의 탄성판(32)이 서로에게서 충분한 이격거리를 확보함과 동시에 탄성 복원력이 전체적으로 서로에게 분산될 수 있어 진동자(20)의 상하 진동에 의해 어느 특정 탄성판(32)에 의해 지배적으로 이루어지지 않게 되어 각각의 탄성판(32)은 개별적으로 탄성 복원력을 제공할 수 있어 탄성 복원력이 전체적으로 서로에게 분산될 수 있다. 따라서 진동자(20)의 진동은 어느 특정 탄성판(32)에 의해 지배적으로 이루어지지 않게 되며, 이러한 스프링(30)의 구조에 의해 진동자(20)의 진동시 불필요한 상하 잔진동을 최소화할 수 있다.

스프링(30)은 도 8에 도시된 바와 같이 일측이 고정자(10)의 브라켓(11) 또는 인쇄회로기판(12)에 고정되고 타측이 진동자(20)의 중량체(24)를 지지하면서 탄성변형될 수 있다. 예를 들어 스프링(30)의 외곽으로부터 시작되는 시작점, 즉 탄성판(32)의 외측 가장자리 영역은 인쇄회로기판(12)에 고정되고, 스프링(30)의 내부 끝점, 즉 관통홀(31)이 형성된 탄성판(32)의 내측 가장자리 영역은 중량체(24)에 레이져 용접 등을 통해 고정될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 장치(1)는 진동자(20)가 고정자(10)에 대해 수직방향으로 선형 진동하면서 진동 및 진동음을 발생시킬 수 있으며 코일에 교번하는 전원이 인가되기 전에 외부에서 진동자(20)에 충격이 가해지면, 탄성 변형되는 스프링(30)에 의해 진동자(20)는 상하로 이동하게 되어 이로 인해 상하 여유 진동음인 잔진동이 발생되어지고 코일(13)에 교번하는 전원이 인가되기 전에 발생되는 불필요한 상하 여유 진동음인 잔진동을 상측요크(23)와 하측요크(14)를 통해 자기 회로적으로 멈추게 하여 잔진동을 해결할 수 있다.

즉, 탄성 변형되는 스프링(30)에 의해 하측으로 하강한 진동자(20)는 자석(22)에서 상하로 착자하여 형성된 N극과 S극의 자기력선이 집중된 자력집중판(21)과 하측요크(14)의 절곡리브(14a)사이에 자기력선이 급격히 집중하면서 자기적 안정된 상태를 유지하여 진동자의 하강 및 재 상승하지 않도록 잡아주는 역할을 하며, 자석(22)에 상하로 착자되어 형성한 N극과 S극의 자기력선이 집중된 상측요크(23)의 함몰판(23a) 근처로 진동자(20)가 상승하여 도달시 하측요크(14)의 절곡리브(14a) 사이에 자기력선이 급격히 집중하면서 자기적 안정된 상태를 유지하여 진동자(20)가 더는 상승 및 재 하강을 하지 않도록 진동자(20)를 잡아주는 역할을 하여 탄성 변형되는 스프링(30)과 결합한 진동자(20)의 자유로운 상하 자유 진동을 하지 못하도록 방해하여 코일(13)에 교번하는 전원이 인가되기 전에 외부 충격에 의해 발생하는 불필요한 진동음인 잔진동을 줄일 수 있다.

따라서 종래 선형 진동 장치에 사용하던 자성유체를 사용하지 않더라도 본 발명의 선형 진동 장치(1)는 잔진동을 개선하여 진동량 저하를 방지할 수 있다.

아울러, 진동자(20)는 고정자(10) 및 진동자(20)에 탄성변형되도록 고정된 스프링(30)에 의해 진동자(20)의 이동거리가 제한될 수 있기 때문에 종래 선형 진동 장치에 사용된 케이스를 생략하여 선형 진동 장치를 구성할 수도 있다.

물론, 본 발명의 선형 이동 장치(1)에도 고정자와 결합되면서 내부에 공간이 형성된 케이스(40)를 더 포함할 수도 있다. 케이스(40)는 선형 진동 장치(1)의 외관을 형성하며 내부의 부품을 보호하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어 케이스(40)는 고정자(10)의 브라켓(11)과 결합되며, 구성부품들이 수용될 수 있도록 내부가 비어있는 모자 모양으로 이루어질 수 있다.

이 경우, 필요에 따라 진동자(20)가 상측으로 상승시 더 이상 상승하지 않도록 하기 위하여 케이스(40)의 중앙부위에는 이동거리를 제한하고 충격음을 흡수할 수 있는 댐퍼(50)가 더 장착될 수 있다. 예를 들어 댐퍼(50)는 실리콘 및 포론 등 다양한 충격 흡수용 소재가 가능하다.

댐퍼(50)의 중앙 영역에는 진동 및 충격음을 댐퍼(50)의 외경 부위와 내경부위로 확산할 수 있는 댐퍼홀(51)이 형성될 수 있다. 예를 들어 댐퍼(50)는 도우넛 형상을 가질 수 있다. 이처럼 댐퍼(50)가 댐퍼홀(51)을 갖추게 되면 댐퍼(50)에 오는 충격음을 댐퍼(50)의 외경 부위 뿐만 아니라 내경 부위로도 흡수할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 9는 도 8의 진동자가 하강한 상태를 보여주는 동작도이며, 도 10은 도 8의 진동자가 상승한 상태를 보여주는 동작도이다.

도 9에 도시된 바와 같이 진동자(20)가 하강할 경우, 자석(22)에서 출발한 자기력선은 자력집중판(21)을 거쳐 하측요크(14)의 절곡리브(14a), 상측요크(23)의 함몰판(23a)을 따라 다시 자석(22)으로 귀환하게 된다. 이때, 하측요크(14)와 상측요크(23)에 의한 강력한 자기 구속력에 의해 자석(22)은 안정적인 멈춤, 즉 안정적인 이동 거리를 확보할 수 있다. 따라서 본 발명의 선형 진동 장치의 전원이 중단될 경우 자성유체를 사용하지 않더라도 탄성 복원력을 갖춘 스프링(30)에 의한 상하 여유 진동인 잔진동을 하측요크(14)와 상측요크(23)에 의한 큰 자기적 구속력에 의해 억제할 수가 있다.

도 10에 도시된 바와 같이 진동자(20)가 상승할 경우, 자석(22)에서 출발한 자기력선은 자력집중판(21)을 따라 이동하면서 하측요크(14)의 절곡리브(14a)에 의해 자기적 구속력을 갖추게 되고 케이스(40)의 중앙부위에 위치하고 있는 댐퍼(50)를 통해 추가 멈춤 기능을 하게 된다. 따라서 종래처럼 자성유체를 사용하지 않더라도 추가로 잔진동 및 안정적인 이동 거리를 확보할 수가 있다.

또한, 이러한 자기적 구속력은 하측요크(14)와 상측요크(23)의 설치위치에 따라 진동자(20)의 상하 동작범위를 정할 수 있다. 그러므로 탄성 복원력을 갖춘 스프링(30)에 의한 불필요한 상하동작을 하측요크(14)와 상측요크(23)를 통해 억제함으로써 일정한 진폭을 유지관리가 가능하므로 제품 품질의 안정성을 크게 향상시킬 수도 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동 장치의 단면도이다. 본 실시예에서는 전술한 실시예와 다른 부분을 위주로 설명하기로 한다.

도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동 장치(1a)는 전술한 실시예와 달리 상측요크(23, 도 10 참조)가 생략되고, 한 쌍의 자력집중판(21)이 마련된 형태를 갖는다. 여기서 한 쌍의 자력집중판(21)은 자석(22)의 양단에 결합되므로 각각의 자력집중판(21)은 극성이 서로 다르게 된다. 이 가운데 자석(22)의 상단에 결합한 자력집중판(21)은 전술한 실시예에서 상측요크(23)의 기능을 대체할 수 있다.

중량체(24)는 내부 중앙 영역이 하부로 돌출된 형상을 가질 수 있으며, 중량체(24)의 돌출된 내부 중앙 영역에는 순서대로 자력집중판(21), 자석(22), 자력집중판(21)이 결합하여 진동자를 형성한다. 코일에 상하로 교번하는 전원이 인가되지 않은 상태에서 외부의 충격에 의해 탄성 변형되는 스프링(30)은 상하로 움직이게 되고 이로 인해 발생되는 상하 여유 진동음인 잔진동을 상하로 N극과 S극으로 착자하여 형성된 자석(22)의 자기력선이 집중된 자력집중판(21)과 하측요크(14)의 절곡리브(14a) 사이에 자기력선이 급격히 집중하면서 자기적 안정된 상태를 유지하여 진동자(20)의 자유로운 상하 자유 진동을 하지 못하도록 방해하여 불필요한 진동음인 잔진동을 줄일 수 있다.

또한, 외부에서 교번하는 전원이 코일(13)에 인가되면 교번하는 전자기력이 코일(13)에 발생되어지고 발생된 전자기력선이 집중하도록 형성된 하측요크(14)의 절곡리브(14a)와 상하로 착자하여 N극과 S극을 형성한 자석(22)의 자기력선이 집중된 자력집중판(21)과의 사이에 인력과 척력에 의한 상하 이동이 이루어지면서 자기적으로 안정된 상태를 유지하여 상하 이동거리를 조절할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 선형 진동 장치는 자성유체를 사용하지 않더라도 탄성 복원력을 갖춘 스프링에 의한 상하 여유 진동음을 상측요크와 하측요크를 통해 자기 회로적으로 멈추게 하여 잔진동을 해결할 수 있다.

또한, 코일에서 발생한 자기력선을 하측요크에 집중할 수 있으므로 빠른 동작특성 또한 구현할 수 있도록 하여 진동량을 극대화할 수 있고, 코일의 외곽을 하측요크로 보호할 수 있기 때문에 내충격 및 상하 반복 동작시 코일과의 접촉을 방지하여 코일 단선에 의한 문제점을 예방할 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선형 진동 장치의 단면도이고, 도 13은 도 12에서 상측요크에 대한 사시도이다. 본 실시예는 도 8에 도시된 전술한 실시예와 다른 부분을 위주로 설명한다.

본 실시예의 선형 진동 장치(1b)는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 상측요크(230)의 공간에 자석(22)이 삽입될 수 있도록 중앙 영역이 아래로 함몰된 함몰판(230a)과, 중량체(24)의 하중을 지지하면서 중량체(24)와 결합되도록 외측 영역이 아래로 절곡된 절곡리브(230b)를 갖는 상측요크(230)를 가질 수 있다.

중량체(24)는 상측요크(230)의 절곡리브(230b)에 내주 하부 영역이 지지될 수 있도록 내부에 빈 공간이 형성된 도우넛(donut) 형상을 가질 수 있다. 중량체(24)의 내부 공간을 형성하는 중심 하부 영역에는 상측요크(230)가 고정될 수 있도록 단차진 테두리부가 함몰 형성될 수 있다. 중량체(24)와 상측요크(230)의 접합부위, 예를 들어 중량체(24)의 테두리부와 상측요크(230)의 절곡리브(230b)는 본딩 또는 레이져 용접을 통해 서로 고정 결합될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1 : 선형 진동 장치 10 : 고정자
11 : 브라켓 12 : 인쇄회로기판
13 : 코일 14 : 하측요크
14a : 절곡리브 14b : 확장판
20 : 진동자 21 : 자력집중판
22 : 영구자석 23 : 상측요크
23a : 함몰판 23b : 절곡단
24 : 진동자 30 : 스프링
31 : 관통홀 32 : 탄성판
40 : 케이스

Claims (15)

1. 전자기력을 발생시키며 내부에 공간이 형성된 코일과, 상기 코일의 외측을 감싸며 자기적 멈춤 기능을 수행하는 하측요크를 구비하는 고정자;
   상기 코일의 내측으로 이동가능하게 삽입되는 자석과, 상기 하측요크의 외측을 감싸도록 이동가능하게 움직이는 중량체와, 상기 자석과 중량체를 연결하며 자기적 멈춤기능을 수행하는 상측요크를 구비하는 진동자; 및
   일측이 상기 고정자에 고정되고 타측이 상기 진동자를 지지하며 탄성변형되는 스프링;
   을 포함하며,
   상기 하측요크는 상기 코일의 내경보다 작아지도록 상부 영역이 내측면으로 절곡된 절곡리브를 갖는 원통 형상인,
   선형 진동 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정자는
   상기 코일 및 상기 하측요크가 장착되는 브라켓; 및
   외부의 전기적 신호를 상기 코일에 전달하며 상기 브라켓에 결합되는 인쇄회로기판;을 더 포함하는, 선형 진동 장치.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서
   상기 하측요크의 하부 영역에는 상기 코일과의 접촉을 방지하고 상기 인쇄회로기판에 고정되도록 외측면으로 확장된 확장리브가 형성된, 선형 진동 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 진동자는 상기 자석에 결합되어 상기 자석의 자력을 일측방향으로 집중시키는 자력집중판을 더 포함하는, 선형 진동 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 상측요크, 상기 하측요크 및 상기 자력집중판은 상자성체를 포함하는, 선형 진동 장치.
7. 제1항에 있어서
   상기 상측요크는 상기 하측요크에 상기 자석이 삽입되어 이동할 수 있도록 중앙영역이 아래로 함몰된 함몰판을 포함하는 선형 진동 장치.
8. 제7항에 있어서
   상기 상측요크는 상기 중량체와 결합되도록 외측 영역이 절곡된 절곡리브를 더 포함하는, 선형 진동 장치.
9. 제5항에 있어서,
   상기 자력집중판은 철보다 비중이 큰 금속으로 이루어지는, 선형 진동 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 스프링은 중앙 부위가 원형으로 관통된 관통홀과, 상기 관통홀을 감싸는 다수의 홀을 형성하며 상기 진동자의 진동시 탄성변형되는 탄성판을 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 진동 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 선형 진동 장치는 상기 고정자와 결합되며 내부에 공간이 형성된 케이스를 더 포함하는, 선형 진동 장치.
12. 제11항에 있어서
    상기 케이스의 중앙 영역에는 상기 진동자의 상승 높이를 제한하며 진동 및 충격음을 감쇄시키는 댐퍼가 설치된, 선형 진동 장치.
13. 제12항에 있어서
    상기 댐퍼의 중앙 영역에는 상기 진동 및 충격음을 상기 댐퍼의 외경 부위와 내경부위로 확산할수 있는 댐퍼홀이 형성된, 선형 진동 장치.
14. 전자기력을 발생시키며 내부에 공간이 형성된 코일과, 상기 코일의 외측을 감싸며 자기적 멈춤 기능을 수행하는 하측요크를 구비하는 고정자;
    상기 코일의 내측으로 이동가능하게 삽입되는 자석과, 상기 하측요크의 외측을 감싸도록 이동가능하게 움직이는 중량체와, 상기 자석과 중량체를 연결하며 자기적 멈춤기능을 수행하는 자력집중판을 구비하는 진동자; 및
    일측이 상기 고정자에 고정되고 타측이 상기 진동자를 지지하며 탄성변형되는 스프링;
    을 포함하며,
    상기 하측요크는 상기 코일의 내경보다 작아지도록 상부 영역이 내측면으로 절곡된 절곡리브를 갖는 원통 형상인,
    선형 진동 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 진동자는 상기 자석의 타단에 결합되어 상기 자석의 자력을 일측방향으로 집중시키는 또 다른 자력집중판을 더 포함하는, 선형 진동 장치.

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