KR101265452B1 - 리니어 진동자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 선형 진동자는 인쇄회로기판을 가지며, 중심부에 샤프트가 결합되는 브라켓; 상기 샤프트에 고정되고 서로 마주보는 제1 요크와 제2 요크 사이에 코일이 결합되어 형성되는 요크부; 중간부 플레이트, 상기 중간부 플레이트의 상부에 결합되어 있는 제1 마그넷, 및 상기 중간부 플레이트이 하부에 결합되어 있는 제2 마그넷으로 이루어지고 상기 요크부의 내부에 위하는 마그넷부; 및 상기 마그넷부의 외부에 결합되는 웨이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 진동자{Linear Vibrator}

본 발명은 리니어 진동자에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 선형 직선 운동에 의해 진동을 일으키는 진동자의 내부 구조를 개선함으로써 작업성과 작동 효율을 개선하고 제조 비용을 절감한 리니어 진동자에 관한 것이다.

일반적으로 휴대전화와 같은 휴대 통신 단말기에서 입력, 착신 등의 신호를 나타내기 위하여 진동 신호를 사용하고 있다. 이러한 진동 신호는 단말기 내부에 설치되어 있는 진동자의 작동에 의하여 발생한다.

이와 같은 진동자는 다양한 형태 및 구조를 가지고 있는데, 대표적으로 고정자와 회전자를 가즌 회전형 진동 모터 형태가 있다. 이와 같은 회전형 진동 모터는 고정자의 브라켓에 샤프트를 고정하고 회전자를 샤프트에 결합하여 회전시킴으로써 진동을 발생시키고 있다. 이와 같은 형태는 구조상의 한계로 소형화에 적합하지 않고 진동수를 늘리는데 한계가 있다.

이에 최근에는 진동자가 선형 운동을 하는 액츄에이터 타입의 진동자가 널리 사용되고 있다. 대한민국특허 제10-0984046호는 코일이 권선되는 코어의 형상이 복잡하여 가공이 다소 어려워 제조 비용이 다소 상승하는 요인이 되고 있다. 대한민국 특허 제10-1004879호에는 웨이트의 내부에 수평부 및 수직부로 이루어진 코어와, 코어 내부에 위치하는 코일을 설치하여 웨이트가 코어와 코일과 함께 진동하는 구조를 가진 선형 진동자에 대하여 개시하고 있으나, 코어와 코일을 고정시키는 작업이 어려운 단점이 있다.

본 발명자는 상술한 문제점을 개선하기 위하여 새로운 구조의 리니어 진동자를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 진동자 내부의 코어 구조를 개선함으로써 작업성을 증대시키고 제조 비용을 감소시킬 수 있는 리니어 진동자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 마그넷이 결합되는 플레이트의 구조를 개선함으로써 작동 효율과 작업성을 증대시키는 동시에 제조 비용을 감소시킬 수 있는 리니어 진동자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이트의 결합 구조를 개선함으로써 작업성 증대 및 제조 비용을 절감할 수 있는 리니어 진동자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이트의 선형 진동을 위한 스프링의 구조를 개선한 리니어 진동자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 코일이 권선되는 코일의 소재를 연자성체를 적용함으로써 작동 효율을 증대시킨 리니어 진동자를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재된 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 리니어 진동자는

인쇄회로기판을 가지며, 중심부에 샤프트가 결합되는 브라켓;

상기 샤프트에 고정되고 서로 마주보는 제1 요크와 제2 요크 사이에 코일이 결합되어 형성되는 요크부;

중간부 플레이트, 상기 중간부 플레이트의 상부에 결합되어 있는 제1 마그넷, 및 상기 중간부 플레이트이 하부에 결합되어 있는 제2 마그넷으로 이루어지고 상기 요크부의 내부에 위하는 마그넷부; 및

상기 마그넷부의 외부에 결합되는 웨이트;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제1 요크 및 제2 요크는 연자성체인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 중간부 플레이트의 중심부에는 상부측으로 연장되어 있는 제1 익스텐션과 하부측으로 연장되어 있는 제2 익스텐션이 형성되어 있어 작동 효율이 증대된다.

본 발명에서, 상기 제1 마그넷의 상부에 결합되는 상부 플레이트를 더 포함하여도 좋다.

본 발명에서, 상기 제2 마그넷의 하부에 결합되는 하부 플레이트를 더 포함하여도 좋다.

본 발명은 진동자 내부의 코어 구조, 마그넷이 결합되는 플레이트의 구조, 웨이트의 결합 구조 및 스프링의 구조를 개선함으로써 작동 효율과 작업성을 증대시키는 동시에 제조 비용을 감소시킨 리니어 진동자를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 리니어 진동자를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 절단하여 바라본 단면사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A'선을 절단하여 바라본 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 리니어 진동자를 분해하여 나타낸 분해사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 리니어 진동자(100)를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리니어 진동자(100)는 하우징(1)과 브라켓(8)이 결합되어 있는 형태를 갖는다. 브라켓(8)에는 인쇄회로기판(6)이 결합되어 있으며, 인쇄회로기판(6)은 외부전원과 전기적으로 연결되기 위하여 단자가 노출되어 있다. 인쇄회로기판(6)은 외부의 전원을 하우징(1) 중심부에 위치하는 코어에 권선되어 있는 코일에 공급하도록 코일과 전기적으로 연결되어 있다. 이 코어는 샤프트 홀(11)에 위치한 샤프트에 결합되어 있다. 또한, 코어의 둘레에 위치하는 마그넷부는 웨이트와 결합되어 있으며 코어에서 변하는 자기력선에 의하여 샤프트 방향으로 선형운동을 하도록 구성되어 있다. 자세한 구성은 이하에서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 리니어 진동자(100)의 내부 구조를 나타내기 위하여 도 1의 A-A'선을 절단하여 바라본 단면사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A'선을 절단하여 바라본 단면도이다.

도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 하우징(1)의 하부에는 브라켓(8)이 결합되어 있으며, 이 브라켓(8)의 상부에는 인쇄회로기판(6)이 위치한다. 하우징(1)의 중심부에는 샤프트 홀(11)이 형성되어 있으며, 이 샤프트 홀(11)과 브라켓(8)의 중심부에 형성된 샤프트 부싱(81)까지 샤프트(7)가 결합 및 고정되어 있다.

샤프트(7)에는 제1 요크(41)와 제2 요크(43)가 서로 마주보는 상태로 결합되어 있다. 제1 요크(41)와 제2 요크(43)는 중심부가 돌출되어 있는 원반 형태를 가지고 있다. 각각의 돌출된 부분은 제1 요크릴(411)과 제2 요크릴(431)을 형성하고 있다. 제1 요크(41)의 제1 요크릴(411)과 제2 요크(43)의 제2 요크릴(431)은 서로 마주보며 접하도록 결합되어 있다. 이때 제1 요크릴(411)과 제2 요크릴(431)이 형성하는 공간에 코일(42)이 권선된다. 제1 요크릴(411)과 제2 요크릴(431)이 맞닿아 있는 상태에서 코일(42)을 권선하여도 좋고, 바람직하게는 코일(42)이 권선되어 있는 형상을 갖춘 후에 제1 요크릴(411)과 제2 요크릴(431)을 결합하면서 코일(42)을 끼워 넣는 것이 작업 시간을 단축시킬 수 있다. 이와 같이, 제1 요크(41)와 제2 요크(43)는 샤프트(7)에 결합 및 고정되어 있다. 이 제1 요크(41), 제2 요크(43) 및 코일(42)이 이루는 부분을 요크부(4)라 한다.

요크부(4)의 주변에는 마그넷부(3)가 위치하며, 마그넷부(3)는 웨이트(2)의 내부에 결합된다. 마그넷부(3)는 상하 방향으로 직선 반복 운동을 하는 부분으로서, 마그넷부(3)의 상하 운동을 위하여 극성이 변화하는 교류 전류가 외부로부터 인쇄회로기판(6)에 인가되면, 코일(42) 양단에 교류 전압이 인가된다. 이 때, 요크부(4)는 극성이 계속적으로 변하는 자성을 띠게 되며, 이 변하는 자성에 의하여 마그넷부(3)가 웨이트(2)와 함께 상하 운동을 하게 된다. 따라서, 제1 요크(41) 및 제2 요크(42)의 소재는 코일 주변에 형성되는 자기장에 의하여 자극을 가지게 되는 자성체를 사용하며, 바람직하게 코일의 변하는 자극을 코일과 함께 가지기 위해 보자력(coercivity)이 낮은 소재인 연자성체(soft magnet)를 사용하는 것이 좋다. 이러한 연자성체의 예로, 규소강 또는 순철로 만든 스피넬(spinel) 구조를 갖는 자성체, 또는 철-니켈 합금으로 만든 퍼멀로이(permalloy)가 있다.

마그넷부(3)는 상부 플레이트(31), 제1 마그넷(32), 제1 중간부 플레이트(33), 제2 중간부 플레이트(34), 제2 마그넷(35) 및 하부 플레이트(36)로 이루어지며, 하부 플레이트(36)의 하부에는 브라켓(8)에 고정되어 있는 스프링(5)이 결합되어 있다. 마그넷부(3)의 상부 플레이트(31) 및 하부 플레이트(36)는 자극을 띨 수 있는 소재를 사용한다.

상부 플레이트(31)의 하부에는 제1 마그넷(32)이 결합되며, 제1 마그넷(32)의 하부에는 제1 중간부 플레이트(33)와 제2 중간부 플레이트(34)가, 이들 제1 및 제2 중간부 플레이트(33, 34)의 하부에는 제2 마그넷(35)이, 제2 마그넷(35)의 하부에는 하부 플레이트(36)가 위치한다.

제1 마그넷(32)와 제2 마그넷(35)은 영구 자석을 사용한다. 따라서, 상부 플레이트(31), 제1 및 제2 중간부 플레이트(33, 34), 및 하부 플레이트(36)는 제1 및 제2 마그넷(32, 35)에 의하여 일정한 자성을 띠게 된다. 이와 같은 일정한 자성은 요크부(4)의 변하는 자성에 의해 영향을 받아 선형 운동을 하게 된다. 따라서, 마그넷부(3)는 일정한 자성을 가지고 있으면 되기 때문에, 상부 플레이트(31)와 하부 플레이트(36)는 구성상 생략되어도 좋다.

제1 중간부 플레이트(33)와 제2 중간부 플레이트(34)는 서로 대칭인 소재로서 부품 가공의 편의상 2개의 대칭된 소재로 구성하고 있지만, 반드시 2개의 소재로 제작할 필요는 없다. 즉, 하나의 자성체, 예를 들어 하나의 금속판을 가공하여 제작하여도 좋다. 제1 중간부 플레이트(33)의 상부에는 제1 마그넷(32)이 결합되며, 제2 중간부 플레이트(34)의 하부에는 제2 마그넷(35)이 결합된다. 제1 중간부 플레이트(33)의 중심부에는 상부로 돌출되어 있는 제1 익스텐션(331)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 제2 중간부 플레이트(34)의 중심부에는 하부로 돌출되어 있는 제2 익스텐션(341)이 형성되어 있다. 이들 제1 익스텐션(331)과 제2 익스텐션(341)은 요크부(4)의 제1 요크(41)와 제2 요크(42) 방향으로 각각 돌출되어 있어, 요크부(4)에서 변하는 자극의 영향을 더 잘 받을 수 있도록 하는 구조이다. 따라서, 마그넷부(3)의 선형 운동의 효율을 더 좋게 할 수 있다.

마그넷부(3)는 웨이트(2)의 내부에 결합된다. 웨이트(2)는 마그넷부(3)와 함께 선형 진동하며, 이를 위한 무게추의 역할을 한다. 웨이트(2)의 내경은 마그넷부(3)의 외경과 거의 같도록 하여 이들 웨이트(2)와 마그넷부(3)가 견고하게 결합될 수 있도록 한다.

스프링(5)은 탄성 소재로서 웨이트(2)와 마그넷부(3)의 선형 직선 반복 운동을 도와주는 역할을 한다. 스프링(5)은 브라켓(8)에 결합되며, 스프링(5)의 상부는 마그넷부(3)의 하부 플레이트(36)에 결합된다. 만일 하부 플레이트(36)를 사용하지 않는 경우에는 제2 마그넷(35)에 직접 결합될 수도 있다. 한편, 스프링(5)은 마그넷부(3)의 상부에 결합될 수도 있는데, 이 경우 상부 플레이트(31) 또는 상부 플레이트(31)가 없는 경우에는 상부 마그넷(32)의 상부, 및 하우징(1)의 내측에 결합된다.

인쇄회로기판(6)은 외부의 전원을 코일(42)로 공급하는 회로를 가지고 있으며, 바람직하게 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 사용한다.

샤프트(7)는 요크부(4)가 고정되어 있는 축으로서, 샤프트(7)의 상부는 하우징(1)의 상부에 형성되어 있는 샤프트 홀(11)에 결합되고, 샤프트(7)의 하부는 브라켓(8)에 형성되어 있는 샤프트 부싱(81)에 결합되고 고정된다

도 4는 본 발명에 따른 리니어 진동자(100)를 분해하여 나타낸 분해사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리니어 진동자(100)는 하우징(1), 웨이트(2), 마그넷부(3), 요크부(4), 스프링(5), 인쇄회로기판(6), 샤프트(7) 및 브라켓(8)로 이루어진다.

하우징(1)과 브라켓(8)은 이들 중심부에 위치하는 샤프트(7)와 함께 결합하하며, 이와 같은 결합을 위하여 하우징(1)에는 샤프트 홀(11)을, 브라켓(8)에는 샤프트 부싱(81)을 형성하여도 좋다. 샤프트 홀(11)은 그 명칭에도 불구하고 반드시 구멍의 형상을 필요는 없으며, 샤프트 부싱(81)과 같이 돌출되어 샤프트를 수용할 수 있는 형상이어도 좋다. 마찬가지로 샤프트 부싱(81)도 도 4에서와 같은 형상에 한정되지 않으며, 샤프트(7)를 고정시킬 수 있는 형상이면 다양한 형상을 적용할 수 있다.

웨이트(2)의 내부에 마그넷부(3)가 결합되어 고정되며, 이들 웨이트(2)와 마그넷부(3)는 함께 선형 왕복 직선운동을 하게 된다. 마그넷부(3)는 상부 플레이트(31), 제1 마그넷(32), 제1 중간부 플레이트(33), 제2 중간부 플레이트(34), 제2 마그넷(35) 및 하부 플레이트(36)가 순차적으로 결합되어 이루어진다. 앞서 설명한 바와 같이, 상부 플레이트(31) 또는 하부 플레이트(36)는 어느 하나 또는 이들 모두가 없어도 무방하며, 제1 중간부 플레이트(33) 및 제2 중간부 플레이트(34)는 2개의 부재가 아닌 하나의 부재로서 형성하여도 좋다. 즉, 하나의 원형의 부재에 제1 익스텐션(331)과 제2 익스텐션(341)을 각각 상부 및 하부로 돌출되도록 형성하여도 좋다. 이와 같은 웨이트(2) 및 마그넷부(3)의 구조는 각각의 부재를 순차적으로 결합시키기만 하면 되는 구조로서 조립이 용이하여 제조 비용을 낮출 수 있게 한다.

요크부(4)는 제1 요크(41)와 제2 요크(43) 사이에 코일(42)이 위치한 상태로 결합함으로써 형성된다. 코일(42)이 위치하도록 제1 요크(41)에는 제1 요크릴(411)이, 제2 요크(43)에는 제2 요크릴(431)이 형성되어 있다. 요크부(4)의 외경은 마그넷부(3)의 내경보다는 작도록 하여야 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예를 들어 설명한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 정하기 위한 것이 아님을 반드시 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여 지며, 그 범위 내에서의 단순한 변형이나 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 하우징 11: 샤프트 홀
2: 웨이트 3: 마그넷부
31: 상부 플레이트 32: 제1 마그넷
33: 제1 중간부 플레이트 331: 제1 익스텐션
34: 제2 중간부 플레이트 341: 제2 익스텐션
35: 제2 마그넷 36: 하부 플레이트
4: 요크부
41: 제1 요크 411: 제1 요크릴
42: 코일
43: 제2 요크 431: 제2 요크릴
5: 스프링 6: 인쇄회로기판
7: 샤프트
8: 브라켓 81: 샤프트 부싱

Claims (5)

1. 인쇄회로기판을 가지며, 중심부에 샤프트가 결합되는 브라켓;
   상기 샤프트에 고정되고 서로 마주보는 제1 요크와 제2 요크 사이에 코일이 결합되어 형성되는 요크부;
   중간부 플레이트, 상기 중간부 플레이트의 상부에 결합되어 있는 제1 마그넷, 및 상기 중간부 플레이트의 하부에 결합되어 있는 제2 마그넷으로 이루어지고 상기 요크부의 외부에 위치하는 마그넷부; 및
   상기 마그넷부의 외부에 결합되는 웨이트;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 진동자.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 요크 및 제2 요크는 연자성체인 것을 특징으로 하는 리니어 진동자.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 중간부 플레이트의 중심부에는 상부측으로 연장되어 있는 제1 익스텐션과 하부측으로 연장되어 있는 제2 익스텐션이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 진동자.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 마그넷의 상부에 결합되는 상부 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 진동자.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 마그넷의 하부에 결합되는 하부 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 진동자.
   

Images