KR101320226B1

KR101320226B1 - 진동발생장치

Info

Publication number: KR101320226B1
Application number: KR1020120089619A
Authority: KR
Inventors: 김용태; 방제현; 홍정택; 문동수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-10-21

Abstract

내부공간을 가지는 하우징과, 상기 하우징의 내부공간에 설치되는 코일과, 상기 코일의 내측에 배치되도록 상기 하우징에 고정 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 베어링부재와, 상기 베어링 부재에 결합되어 상기 베어링 부재와 연동하여 이동되는 중량체와, 상기 코일에 대향 배치되도록 상기 베어링부재와 상기 중량체 중 적어도 하나에 접합되며, 상기 코일과의 전자기적 상호작용에 의해 구동력을 발생시키는 구동 마그넷 및 상기 샤프트의 내부에 배치되며, 상기 베어링부재와의 상호작용에 의해 상기 베어링부재에 복원력을 제공하는 마그넷을 포함하는 진동발생장치가 개시된다.

Description

진동발생장치{vibratior}

본 발명은 진동발생장치에 관한 것이다.

진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로서, 휴대전화에 탑재되어 무음 착신 알림용으로 사용되고 있다.

또한, 휴대전화 시장이 급속도로 팽창되면서 여러 가지 기능이 휴대전화에 부가되는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라 휴대전화 부품의 소형화, 고품질화가 요구되어지는 상황에서 진동발생장치 또한 기존제품의 단점을 개선하고 품질을 획기적으로 개선시킬 수 있는 새로운 구조의 제품개발이 요구되고 있다.

최근 몇 년간 LCD 화면이 큰 휴대전화의 출시가 급증하면서, 터치스크린 방식이 채택됨에 따라 터치 시 진동을 발생시키는 용도로도 진동발생장치가 채용되고 있다.

그리고, 터치스크린이 채용된 휴대전화에 사용되는 진동발생장치는 첫째, 착신시 진동발생에 비하여 사용횟수가 많으므로 동작수명시간이 증가되어야 하며, 둘째 터치스크린을 터치하는 속도에 맞추어 빠른 응답속도를 필요로 한다.

이러한 수명 및 응답성의 요구에 맞추어 현재 터치스크린을 채용하는 휴대전화에는 리니어 진동자가 사용되고 있다.

리니어 진동자는 모터의 회전원리를 이용한 것이 아니라, 진동자 내부에 설치되는 탄성부재과 탄성부재에 연결된 중량체를 이용하여 결정되는 공진주파수를 갖는 전자기력으로 가진되어 진동을 발생시킨다.

그리고, 상기한 탄성부재로는 일반적으로 스프링을 사용하고 있으며, 판 스프링이나 코일 스프링 등을 사용하고 있다. 하지만, 스프링의 파단 등에 의해 수명이 한정되는 문제가 있다. 또한 기후환경 등에 의해 스프링의 물성이 변경되면 보다 쉽게 스프링이 파단되는 문제가 있다.

더하여, 스프링의 이상모드(뒤틀림, 좌우 흔들림 등) 발생시 진동이 약화되거나 소음이 발생되는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 제2012-016153호

소음발생을 저감시킬 수 있는 동시에 수명을 증대시킬 수 있는 진동발생장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치는 내부공간을 가지는 하우징과, 상기 하우징의 내부공간에 설치되는 코일과, 상기 코일의 내측에 배치되도록 상기 하우징에 고정 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 베어링부재와, 상기 베어링 부재에 결합되어 상기 베어링 부재와 연동하여 이동되는 중량체와, 상기 코일에 대향 배치되도록 상기 베어링부재와 상기 중량체 중 적어도 하나에 접합되며, 상기 코일과의 전자기적 상호작용에 의해 구동력을 발생시키는 구동 마그넷 및 상기 샤프트의 내부에 배치되며, 상기 베어링부재와의 상호작용에 의해 상기 베어링부재에 복원력을 제공하는 마그넷을 포함한다.

상기 마그넷은 원기둥 형상을 가지며, 상기 샤프트에 수직한 단면에서 N극은 중심선을 기준으로 일측에 S극은 타측에 배치될 수 있다.

상기 하우징의 내부공간 양측 중 적어도 일측에 배치되도록 상기 하우징에 설치되는 댐퍼부재를 더 포함할 수 있다.

상기 샤프트는 원통 형상을 가지며, 비자성체 재질로 이루어질 수 있다.

상기 하우징은 일측이 개구되며 내부공간을 가지는 케이스와, 상기 케이스의 일측에 결합되어 내부공간을 밀폐하는 브라켓으로 구성될 수 있다.

베어링의 중심과 마그넷의 자기중심이 일치되고자 하는 힘에 의해 중량체가 진동될 수 있으므로, 스프링과 같은 탄성부재가 생략될 수 있다.

이에 따라 스프링과 같은 탄성부재에 의해 발생되는 소음을 감소시킬 수 있으며, 스프링과 같은 탄성부재에 의한 수명단축을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 부분 절개 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 마그넷의 착자 상태를 설명하기 위한 설명도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 절개 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 절개 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 마그넷의 착자 상태를 설명하기 위한 설명도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)는 일예로서, 하우징(110), 코일(120), 샤프트(130), 베어링부재(140), 중량체(150), 구동 마그넷(160), 마그넷(170) 및 댐퍼부재(180)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 좌,우 방향, 즉 샤프트(130)의 일측에서부터 타측을 향하는 방향 또는 샤프트(130)의 타측에서 일측을 향하는 방향을 의미하고, 반경 방향은 도 1에서 볼 때, 상,하 방향을 의미한다.

또한, 원주방향은 샤프트(130) 및 하우징(110)의 외주면을 따라 회전하는 방향을 의미한다.

하우징(110)은 내부공간을 가지며, 진동발생장치(100)의 외형을 형성한다. 한편, 하우징(110)은 일측이 개구되며 내부 공간을 가지는 케이스(112)와, 케이스(112)의 일측에 결합되어 내부 공간을 밀폐하는 브라켓(114)로 구성될 수 있다.

한편, 케이스(112)는 자기 폐회로를 형성하는 동시에 외부 자기누설을 방지할 수 있도록 자성체 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 케이스(112)에는 샤프트(130)의 일단부가 삽입되는 제1 보스(112a)가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 보스(112a)에는 제1 설치홀(112b)이 형성될 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 제1 보스(112a)에 홀이 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 보스(112a)에 홈이 형성될 수도 있을 것이다.

그리고, 케이스(112)에는 상기한 제1 설치홀(112b)을 폐쇄하기 위한 제1 폐쇄부재(112c)가 설치될 수 있다. 제1 폐쇄부재(112c)는 테이프로 이루어질 수 있으며, 또한 금속 재질로 이루어진 박편으로 이루어질 수도 있다.

브라켓(114)은 케이스(112)에 단단하게 고정할 수 있도록 금속 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 브라켓(114)은 합성수지를 이용하여 사출에 의해 제조될 수도 있다.

한편, 브라켓(114)에도 샤프트(130)의 타단부가 삽입되는 제2 보스(114a)가 형성될 수 있다. 그리고, 제2 보스(114a)에도 제2 설치홀(114b)가 형성될 수 있다.

그리고, 브라켓(114)에도 제2 설치홀(114b)을 폐쇄하기 위한 제2 폐쇄부재(114c)가 설치될 수 있다.

코일(120)은 하우징(110)의 내부공간에 배치될 수 있다. 일예로서, 코일(120)은 케이스(112)의 내주면 일측에 설치될 수 있다.

또한, 코일(120)은 원통 형상을 가질 수 있으며, 구동 마그넷(160)의 진동시 구동 마그넷(160)은 코일(120)의 내측으로 인입된 후 코일(120)의 내측으로부터 인출될 수 있다.

즉, 코일(120)은 구동 마그넷(160)과의 전자기적 상호작용에 의해 구동 마그넷(160)을 구동시키는 구동력을 발생시키는 역할을 수행한다.

샤프트(130)는 코일(120)의 내측에 배치되도록 하우징(110)에 고정 설치될 수 있다. 즉, 샤프트(130)의 일단은 케이스(112)의 제1 보스(112a)에 삽입 설치되며, 샤프트(130)의 타단은 브라켓(114)의 제2 보스(114a)에 삽입 설치될 수 있다.

다시 말해, 샤프트(130)의 양단부는 케이스(112)와 브라켓(114)의 제1,2 보스(112a,114a)에 고정 설치될 수 있다.

또한, 샤프트(130)는 중공의 원통 형상을 가질 수 있다. 그리고, 샤프트(130)는 베어링부재(140)와 마그넷(170)의 상호작용을 증대시키기 위해 비자성체 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 샤프트(130)는 베어링부재(140)의 이동 경로를 안내하는 가이드로서의 역할을 수행한다. 즉, 베어링부재(140)는 샤프트(130)를 따라 축 방향으로 진동될 수 있다.

더하여, 샤프트(130)의 외주면은 베어링부재(140)의 진동시 마찰에 의한 마모를 저감시키도록 내마모성 재질로 코팅될 수 있을 것이다.

베어링부재(140)는 샤프트(130)에 슬리이딩 이동 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 베어링부재(140)는 마그넷(170)과의 상호작용에 의해 샤프트(130)를 따라 축 방향으로, 다시 말해 도 1의 좌,우 방향으로 이동될 수 있다.

이를 위해 베어링부재(140)는 자성을 가질 수 있으며, 일예로서 철이 함유된 동계의 소결 베어링으로 이루어질 수 있다.

또한, 베어링부재(140)도 샤프트(130)에 설치되어 슬라이딩 이동이 가능하도록 원통 형상을 가질 수 있다.

중량체(150)는 베어링부재(140)에 결합되어 베어링부재(140)와 연동하여 이동된다. 한편, 중량체(150)에는 베어링부재(140)의 일측이 돌출되도록 베어링부재(140)가 삽입 장착되는 장착홈(152)이 구비될 수 있다.

한편, 베어링부재(140)는 접착, 압입, 용접 중 적어도 하나의 방식으로 중량체(150)의 장착홈(152)에 고정 설치될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 베어링부재(140)의 일측이 돌출되도록 베어링부재(140)가 장착홈(152)에 삽입 배치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 베어링부재(140) 전체가 장착홈(152)에 삽입 배치될 수도 있을 것이다.

한편, 중량체(150)는 코일(120)과 구동 마그넷(160)의 전자기적 상호작용에 의해 구동력이 발생되는 경우 진동이 지속되도록 하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 중량체(150)는 비중이 큰 재질로 이루어질 수 있으며, 일예로서 비자성 재질인 황동 등의 동계나 텅스텐 재질로 이루어질 수 있다.

구동 마그넷(160)은 코일(120)에 대향 배치되도록 베어링부재(140)와 중량체(150) 중 적어도 하나에 접합되며, 코일(120)과의 전자기적 상호작용에 의해 구동력을 발생시킨다.

한편, 상기한 베어링부재(140), 중량체(150), 구동 마그넷(160)은 연동하여 이동되는 진동자를 구성한다. 그리고, 베어링부재(140), 중량체(150), 구동 마그넷(160)으로 구성되는 진동자는 샤프트(130)를 따라 진동될 수 있다.

한편, 구동 마그넷(160)은 원통형상을 가지며, 축 방향으로 일측에 N극 타측에 S극이 착자될 수 있다.

여기서, 구동 마그넷(160)에 의한 구동력 발생에 대한 메카니즘에 대하여 간략하게 살펴보기로 한다.

먼저, 코일(120)에 전원이 공급되면, 코일(120)과 구동 마그넷(160)의 전자기적 상호작용으로 구동력이 발생된다. 이때, 코일(120)에는 교류전류가 공급되며, 이에 따라 코일(120)과 구동 마그넷(160)에 의해 발생되는 구동력은 축 방향으로 일측을 향하는 힘과 타측을 향하는 힘이 교번적으로 발생된다.

따라서, 구동 마그넷(160)이 축 방향으로 진동될 수 있다. 결국, 구동 마그넷(160), 중량체(150), 베어링부재(140)로 구성되는 진동자가 샤프트(130)를 따라 축 방향으로 진동될 수 있는 것이다.

마그넷(170)은 샤프트(130)의 내부에 배치되며, 베어링부재(140)와의 상호작용에 의해 베어링부재(140)에 복원력을 제공한다. 즉, 마그넷(170)은 베어링부재(140)와 협력하여 구동 마그넷(160), 중량체(150), 베어링부재(140)로 구성되는 진동자가 원위치로 복귀될 수 있는 복원력을 제공한다

다시 말해, 마그넷(170)은 베어링부재(140)와 함께 탄성부재의 역할을 수행한다.

그리고, 마그넷(170)은 도 4에 도시된 바와 같이 원기둥 형상을 가지며, 마그넷(170)을 샤프트(130)에 수직한 단면을 가지도록 자를 경우 N극은 상기한 단면의 중심선을 기준으로 일측에 배치되며, S극은 상기한 단면의 중심선을 기준으로 타측에 배치될 수 있다.

또한, 마그넷(170)은 베어링부재(140)의 진폭보다 긴 길이를 가질 수 있다.

여기서, 마그넷(170)에 의한 복원력 제공 메카니즘에 대하여 살펴보도록 한다.

먼저, 구동 마그넷(160)과 코일(120)의 전자기적 상호작용에 의해 구동 마그넷(160), 중량체(150), 베어링부재(140)로 구성되는 진동자가 샤프트(130)의 일측으로 구동되는 구동력이 발생된다.

이에 따라, 상기한 진동자가 코일(120)로부터 이격되도록 이동된다.

이 경우, 베어링부재(140)의 중심[즉, 베어링부재(140)의 축 방향에 수직한 중심선]과 마그넷(170)의 자기중심이 멀어진다.

이에 따라, 베어링부재(140)의 중심과 마그넷(170)의 자기중심이 일치되려고 하는 힘이 발생된다.

그리고, 베어링부재(140)의 중심과 마그넷(170)의 자기중심이 일치되려고 하는 힘은 베어링부재(140)의 중심과 마그넷(170)의 자기중심이 멀어지면 멀어질수록 커지게 된다.

따라서, 구동 마그넷(160)과 코일(120)의 전자기적 상호작용에 의해 진동자가 샤프트(130)의 타측으로 구동되는 구동력을 발생시키는 경우 이 구동력과 베어링부재(140)와 마그넷(170)의 상호작용에 의해 발생되는 힘에 의해 진동자가 샤프트(130)의 타측으로 진동된다.

이후, 다시 진동자가 샤프트(130)의 일측으로 구동되는 구동력을 발생시키는 경우 베어링부재(140)와 마그넷(170)의 상호작용에 의해 발생되는 힘이 더해져 진동자가 샤프트(130)의 일측으로 진동된다.

한편, 코일(120)에 전원공급이 중단되면, 베어링부재(140)와 마그넷(170)의 상호작용에 의해 발생되는 힘에 의해 베어링부재(140)의 중심과 마그넷(170)의 자기중심이 일치되려는 힘이 발생된다.

결국, 이 힘에 의해 베어링부재(140)[즉, 베어링부재(140), 중량체(150), 구동 마그넷(160)으로 구성되는 진동자]의 진동이 감소되면서 베어링부재(140)[즉, 베어링부재(140), 중량체(150), 구동 마그넷(160)으로 구성되는 진동자]가 원위치로 복귀될 수 있다.

이와 같이, 마그넷(170)과 베어링부재(140)에 의해 상기한 진동자에 복원력을 제공할 수 있으므로, 스프링과 같은 탄성부재를 구비하지 않을 수 있다.

이로 인하여, 스프링과 같은 탄성부재가 차지하는 공간에 중량체(150)가 배치되도록 중량체(150)의 크기를 증가시킬 수 있다.

더하여, 스프링과 같은 탄성부재가 차지하는 공간에 코일(120)과 구동 마그넷(160)이 배치되도록 코일(120)과 구동 마그넷(160)의 크기를 증가시킬 수도 있다.

이에 따라, 진동발생장치(100)로부터 발생되는 진동량을 증대시킬 수 있는 것이다.

한편, 스프링과 같은 탄성부재가 구비되지 않을 수 있어, 탄성부재에 기인한 소음 발생을 방지할 수 있으며, 나아가 탄성부재에 기인한 수명 단축을 방지할 수 있다.

댐퍼부재(180)는 하우징(110)의 내부공간 양측 중 적어도 일측에 배치되도록 하우징(110)에 설치될 수 있다. 그리고, 댐퍼부재(180)는 중량체(150) 및 구동 마그넷(160)이 하우징(110)의 케이스(112)와 브라켓(114)에 접촉되는 경우 발생되는 소음을 저감시키는 역할을 수행한다. 더하여, 댐퍼부재(180)는 중량체(150), 구동 마그넷(160)이 케이스(112)와 브라켓(114)에 충돌하는 경우 발생되는 중량체(150), 구동 마그넷(160), 케이스(112), 브라켓(114)의 파손을 억제하는 역할을 수행한다.

이를 위해 댐퍼부재(180)는 탄성을 가진 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 댐퍼부재(180)는 원형의 고리 형상을 가질 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며 댐퍼부재(180)는 중량체(150) 및 구동 마그넷(160)이 케이스(112)와 브라켓(114)에 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있는 어떠한 형상으로 형성될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이, 마그넷(170)과 베어링부재(140)에 의해 상기한 진동자에 복원력을 제공할 수 있으므로, 스프링과 같은 탄성부재를 구비하지 않을 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 코일(120), 샤프트(130), 베어링부재(140), 중량체(150), 구동 마그넷(160)이 도 1에서 좌,우 방향에 배치되어 진동자가 가로방향으로 진동되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.

즉, 코일(120), 샤프트(130), 베어링부재(140), 중량체(150), 구동 마그넷(160)이 도 1에서 상,하 방향에 배치되어 진동자가 세로방향으로 진동될 수도 있을 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100 : 진동발생장치
110 : 하우징
120 : 코일
130 : 샤프트
140 : 베어링부재
150 : 중량체
160 : 구동 마그넷
170 : 마그넷
180 : 댐퍼부재

Claims

내부공간을 가지는 하우징;
상기 하우징의 내부공간에 설치되는 코일;
상기 코일의 내측에 배치되도록 상기 하우징에 고정 설치되는 샤프트;
상기 샤프트에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 베어링부재;
상기 베어링 부재에 결합되어 상기 베어링 부재와 연동하여 이동되는 중량체;
상기 코일에 대향 배치되도록 상기 베어링부재와 상기 중량체 중 적어도 하나에 접합되며, 상기 코일과의 전자기적 상호작용에 의해 구동력을 발생시키는 구동 마그넷; 및
상기 샤프트의 내부에 배치되며, 상기 베어링부재와의 상호작용에 의해 상기 베어링부재에 복원력을 제공하는 마그넷;
을 포함하는 진동발생장치.
제1항에 있어서,
상기 마그넷은 원기둥 형상을 가지며,
상기 샤프트에 수직한 단면에서 N극은 중심선을 기준으로 일측에 S극은 타측에 배치되는 진동발생장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 내부공간 양측 중 적어도 일측에 배치되도록 상기 하우징에 설치되는 댐퍼부재를 더 포함하는 진동발생장치.
제1항에 있어서,
상기 샤프트는 원통 형상을 가지며, 비자성체 재질로 이루어지는 진동발생장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 일측이 개구되며 내부공간을 가지는 케이스와, 상기 케이스의 일측에 결합되어 내부공간을 밀폐하는 브라켓으로 구성되는 진동발생장치.