KR101321000B1 - 선형 진동 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에는 휴대 단말기의 무음의 착신 장치로 채용되는 선형 진동 발생장치에 관한 것으로, 개시된 선형 진동 발생 장치는 선형 진동 발생장치에 있어서, 자기장을 형성하는 코일을 포함하는 고정자; 상기 고정자와 동축으로 대향하는 영구 자석을 포함하는 진동자; 상기 영구자석을 수용하는 요크; 상기 요크에 연결되어 상기 영구자석을 하부에서 지지하는 주 탄성 부재; 및 상기 영구자석 상부에 배치되어 상기 주 탄성 부재와 대치하며, 상부에서 상기 영구자석을 지지하는 보조 탄성 부재를 포함한다.

휴대 단말기, 선형 진동, 고정자, 진동자, 탄성, 요크.

Description

선형 진동 발생장치{LINEAR VIBRATION GENERATING DEVICE}

본 발명은 선형 진동 발생장치에 관한 것으로서, 특히, 셀룰러 폰 등을 포함하는 휴대 단말기에 채용되어 무음의 착신 장치로 사용되는 코인형 선형 진동 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 휴대 단말기에 채용되어 착신 장치로 사용되는 진동 발생장치는 편심 회전형 진동발생장치가 보편적으로 사용되어 왔으나, 현재는 휴대 단말기의 슬림화 추세와 더불어, 이동체의 회전 거리가 짧고, 편심 회전형 진동 발생장치에 비해서 시작과 정지 시에 빠른 진동 특성을 가지는 선형 진동 발생장치가 휴대 단말기에 채용되고 있다.

이러한 선형 진동 발생장치는 영구자석을 포함하는 진동자와, 이러한 진동자를 지지하는 고정자로 구성되는 것이 통상적이며, 고정자에 배치된 코일에 전류를 인가하여 발생된 전자기력과 영구자석에서 발생된 자성과의 상호 동작으로 영구 자석이 상하로 이동하여 진동이 발생된다.

종래의 선형 진동 발생장치는 케이스 내에 코일을 구비한 고정자와, 영구자석을 구비한 진동자를 배치하고, 영구자석을 고정하기 위해서 요크가 구비되며, 이러한 영구자석이 고정된 요크를 탄성적으로 지지하여 진동을 발생시키도록 탄성 부재가 구비되어 왔다.

그러나, 종래의 선형 진동 발생장치는 요크와 탄성 부재가 별도로 제작되어 장착되는 구조이므로, 조립 공수가 증가되고, 제작 단가 상승 요인을 제공하게 되는 문제가 있다. 요크는 영구 자석이 구비되어야 하고, 이러한 영구자석이 고정된 요크는 탄성 부재에 의해 코일과 동축으로 배치되어 상하 진동하는 구조였다.

또한, 종래의 선형 진동 발생장치는 상기 요크와 별도로 제작된 단일 탄성 부재만이 영구자석의 진동을 지지하게 되는 구조라서, 잔진동 등에 의해 영구자석과 케이스 간의 터치 음이 발생하는 문제가 있고, 단일 탄성 부재만이 영구자석을 지지하는 구조라서, 탄성 부재의 피로 현상에 의해 제품 수명에도 한계가 있는 단점이 발생되었다.

본 발명의 목적은 부품수 감소에 따른 조립 공수를 줄여서 제조 원가를 절감한 선형 진동 발생장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 동작 시에 진동자와 케이스 간의 터치 음을 방지한 선형 진동 발생 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 목적은 영구자석을 상하위치에서 두 개의 탄성 부재가 탄성 지지하게 되어서 제품 수명을 연장하는데 기여한 선형 진동 발생장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 목적은 적재적소에 충돌 방지부를 설치하여서 터치 음을 방지하거나, 제품 수명을 연장한 선형 진동 발생장치를 제공함에 있다.

본 발명은 선형 진동 발생장치에 있어서, 자기장을 형성하는 코일을 포함하는 고정자; 상기 고정자와 동축으로 대향하는 영구 자석을 포함하는 진동자; 상기 영구자석을 수용하는 요크; 상기 요크에 연결되어 상기 영구자석을 하부에서 지지하는 주 탄성 부재; 및 상기 영구자석 상부에 배치되어 상기 주 탄성 부재와 대치하며, 상부에서 상기 영구자석을 지지하는 보조 탄성 부재를 포함한다.

또한, 본 발명은 선형 진동 발생장치에 있어서, 자기장을 형성하는 코일을 포함하는 고정자; 상기 고정자와 동축으로 대향하는 영구 자석을 포함하는 진동자; 상기 영구자석을 수용하는 요크; 상기 요크에 연결되어 상기 영구자석을 하부에서 지지하는 주 탄성 부재; 및 상기 영구자석이 장착되며, 상기 주 탄성 부재로부터 대치하게 배치되어서, 상기 주 탄성 부재와 함께 상기 영구자석을 지지하는 보조 탄성 부재를 포함한다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 선형 진동 발생장치는 영구 자석을 상하위치에서 지지하게 되고, 특히 일차적으로 주 탄성 부재가 지지하고, 이차적으로 보조 탄성 부재가 지지하는 구조라서, 영구자석에서 발생한 잔진동 등을 방지하여 영구 자석과 케이스 간의 터치 음을 방지하게 되었다.

또한, 본 발명은 요크와 주 탄성 부재를 일체형으로 형성하여서 제품 단가 절감에 기여하게 되었다.

또한, 본 발명은 영구 자석을 중심으로 주 탄성 부재뿐만 아니라, 보조 탄성 부재를 추가적으로 지지하는 구조라서, 주 탄성 부재의 수명이 연장되어 짐으로서, 제품 수명이 연장되는 결과를 달성하였고, 추가적으로 진동하는 영구자석과 충돌하는 적재적소에 충돌 방지부를 설치하여, 터치음 발생을 미연에 방지할 뿐만 아니라, 제품 수명을 연장하게 되었다.

또한, 본 발명에 따른 선형 진동 발생장치는 서로 다른 탄성계수를 갖는 탄성부재들을 포함함으로서, 진동 제어가 용이하고, 전원 오프시 잔진동 특성을 개선시킬 수 있다.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 선형 진동 발생장치의 구성에 대해서 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 선형 진동 발생장치는 셀룰러 폰이나, 스마트 폰 등 보편적으로 사용되는 휴대 단말기의 소정 위치에 채용되어 무음의 착신 장치로 사용되는 소형이고 슬림한 진동 발생 모터로서, 코인형으로 외관이 이루어진다.

상기 선형 진동 발생장치(10)는 고정자(100)와, 상기 고정자(100)에서 선형으로 이동하는 진동자(200)를 포함한다. 상기 진동자(200)는 요크(210) 및 상기 요크(210)와 일체형으로 제작된 주 탄성 부재(220)와, 상기 주 탄성 부재(220)와 이격된 곳에 장착되어 상기 진동자(200)를 지지하는 보조 탄성 부재(230)를 포함한다. 구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 선형 진동 발생장치(10)는 자기장을 형성하는 코일(130)을 포함하는 고정자(100)와, 상기 고정자(100)와 동축으로 대향하는 영구자석(M)을 포함하는 진동자(200)와, 상기 영구자석(M)을 수용하여 가이드하는 요크(210)와, 상기 요크(210)에서 일체형으로 연장되어 상기 영구자석(M)을 하부에서 지지하는 주 탄성 부재(220)와, 상기 영구자석(M) 상부에 배치되어 상기 주 탄성 부재와 함께 지지하는 보조 탄성 부재(230)를 포함한다.

상기 고정자(100)와 진동자(200)는 서로 상대적인 개념으로, 상기 고정자(100)는 상기 진동자(200)에 대해 고정되는 부분을 의미하고, 상기 진동자(200) 는 상기 고정자(100)에 대해 진동하는 부분을 의미한다. 상기 고정자(100)는 브라켓(120), 상기 브라켓(120) 상에 결합되어 후술하는 보조 탄성 부재를 지지하는 케이스(110) 및 상기 브라켓(120) 상에 장착되고, 상기 케이스(110) 내에 수용되어 전류를 인가하면 전자기력을 제공하는 원통형의 코일(130)을 포함한다. 언급된 케이스(110)는 하우징 기능으로, 내부에 수용된 소자들을 외부 환경으로부터 보호하는 기능을 담당하며, 코인형으로 구성된다.

또한, 상기 진동자(200)는 상기 요크(210)에 실장된 영구자석(M)과, 상기 요크(210) 외측에 결합된 중량체(250)를 포함한다. 상기 중량체(250)는 중공형으로 구성되어 상기 요크(210)의 외주면에 삽입장착되는 소자로서, 선형 진동을 위해서 진동자에 소정의 질량을 제공하고, 상기 영구자석(M)의 자력의 영향을 받지 않는 비자성체 재질로 이루어진다.

상기한 구성에 따른 선형 진동 원리는 상기 코일(130)에 전류를 인가하면, 상기 코일(130)에서 발생된 전자기력과, 상기 영구 자석(M)의 자성과의 상호 작용으로, 상기 영구 자석(M)의 상하 진동을 유도한다. 이때, 상기 영구 자석(M)은 원통형의 코일(130) 내에 위치하거나, 외부에 위치될 수 있다. 이러한 선형 진동 원리는 당해분야에서 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 선형 진동 발생장치(10)는 진동하는 영구자석(M)을 상하 위치에서 지지하기 위해서 두 개의 대치하는 탄성 부재(220,230)가 구비된다. 상기 주 탄성 부재(220)와, 상기 주 탄성 부재(220)와 대치하는 보조 탄성 부재(230)는 상기 영구자석(M)을 중심으로 상기 주 탄성 부재(220)는 하부에서 상기 영구자 석(M)을 탄성 지지하고, 상기 보조 탄성 부재(230)는 상기 영구자석(M)을 상부에서 지지한다. 물론, 상기 주 탄성 부재(220)와 보조 탄성 부재(230)는 상기 영구 자석(M)과 요크(210)를 중심으로 대치하는 위치에 대향으로 배치된다. 상기 주 탄성 부재(220)는 상기 요크(210)와 일체형으로 연장되고, 특히 일체형으로 제작된다.

또한, 상기 주 탄성 부재(220)와 보조 탄성 부재(230)는 서로 가까워지려는 방향으로 각각 탄성력을 제공한다. 이러한 구조로 인해, 상기 주 탄성 부재(220)는 항상 상기 메달린 영구자석(M)을 케이스(110) 천정면쪽으로 미는 힘을 제공하고, 상기 보조 탄성 부재(230)는 상기 요크(210) 상면과 밀착되어 면접촉한 상태를 항상 유지하게 된다. 아울러, 상기 주 탄성 부재(220)와 보조 탄성 부재(230)에서 제공하는 탄성력의 동작에 의해 상기 영구자석(M)은 비 동작 시에 일정한 정지 상태를 유지할 수 있고, 동작 시에도 원할한 진동을 하게 된다.

바람직하게 상기 주 탄성 부재(220)와 보조 탄성 부재(230)는 각각 보유한 탄성 계수가 상이하고, 두께 또한 상이하게 구성되며, 서로 형상이 비대칭 형상으로 제공된다. 선형 진동 발생장치 동작 시, 상기 영구자석(M)의 중요한 상하 진동은 주로 주 탄성 부재(220)가 담당하고, 중요 진동 후의 잔진동 등은 보조 탄성 부재(230)가 담당한다. 이러한 이유로, 상기 보조 탄성 부재(230)보다 상기 주 탄성 부재(220)의 탄성 계수가 높고, 두께 또한 굵게 구성됨이 바람직하다.

상기 브라켓(120)에 그의 하단이 접하게 배치되는 주 탄성 부재(220)는 상기 요크(210) 하단과 일체형인 연결부(220a)와, 상기 연결부(220a)와 일체형으로 나선형으로 구성되어 하방으로 갈수록 확장되는 형상이고, 서로 멀어지는 방향으로 탄 성력을 보유한 다수 개의 탄성 전개부(220b)와, 상기 탄성 전개부(220b)와 일체형으로 구성되어 상기 영구자석이 수용된 요크(210)를 지지하는 고정부(220c)를 포함한다. 상기 탄성 전개부(220b)는 다수 개로 구성되며, 특히 대칭으로 구성되는 것이 바람직하다. 즉 상기 탄성 전개부(220b)는 2개 또는 4개 등으로 형성됨이 바람직하다.

상기 보조 탄성 부재(230)는 상기 영구 자석(M)이 실장되는 수평 장착부(230a)와, 상기 수평 장착부(230a)와 일체형으로 나선형으로 구성되어 상방으로 갈수록 확장되는 형상이고, 서로 멀어지는 방향으로 탄성력이 제공되는 다수 개의 탄성 전개부(230b)와, 상기 탄성 전개부(230b)와 일체형으로 구성되어 상기 요크(210)를 지지하는 고정부(230c)를 포함한다. 상기 영구자석(M)은 상기 보조 탄성 부재(230)의 수평 장착부의 저면에 장착되어서 일차적으로 상기 요크(210)와 일체형으로 연장된 주 탄성 부재(220)에 의해 탄성 지지되고, 이차적으로 상기 보조 탄성 부재(230)에 의해 탄성 지지된다.

본 발명의 실시 예에 따른 선형 진동 발생장치(10)는 요크(210)와 주 탄성 부재(220)가 일체형으로 구성된다고 예시하였으나, 상기 보조 탄성 부재(230)와 요크(210)가 일체형으로 연장되게 구성될 수 있고, 상기 요크(210)와 주 탄성 부재(220)와 보조 탄성 부재(230)가 일체형으로 구성될 수 있다.

상기 요크(210)의 구체적인 구성은 상단이 개방되어 영구 자석(M)의 상단부가 수용되는 소정의 내경을 가지는 개구부(210a)와, 상기 개구부(210a)에서 방사방향으로 연장되어 상기 보조 탄성 부재, 구체적으로 수평 장착부와 밀착된 상태로 접하는 수평 지지부(210b)와, 상기 수평 지지부(210b)에서 수직 하방으로 연장된 원통형 수직 전개부(210c)와, 상기 수직 전개부(210c)의 단부에서 상기 주 탄성 부재(220)와 일체형으로 형성된 연결부(210d)를 포함한다. 상기 연결부(210d)와 주 탄성 부재(220) 사이는 소정의 각도를 가진 형상을 제공한다. 상기 요크(210)는 상기한 구성에 따라서 상기 영구자석(M)을 거의 수용한 채로 상하 선형 진동을 가이드한다.

본 발명에 따른 선형 진동 발생장치(10)는 소정 위치에 진동자의 진동 시에 발생하는 충돌을 방지하지 하기 위한 수단들을 구비하는데, 이하에서는 선형 진동 발생장치의 적재 적소에 구비된 댐핑 구조에 대해서 설명하기로 한다.

상기 영구 자석(M)은 보조 탄성 부재(230)에 의해 상기 요크(210) 개구부를관통하여 완전히 수용되고, 저면에 하측 플레이트(240)가 구비된다. 상기 보조 탄성 부재(230)는 영구 자석(M)의 상면과 접하게 고정된 상태로, 상기 요크에 배치되는데, 상기 영구 자석(M)의 상하 선형 진동 시, 상기 케이스(110)의 천정면과의 충돌을 방지하기 위하여 상기 보조 탄성 부재(230) 상면에 제1충돌 방지부(310)를 더 구비한다. 상기 제1충돌 방지부(310)는 상기 영구 자석(M)의 자속에 대응하여 집속되는 자성 유체를 포함하고, 특히, 링 형상의 자성 유체 띠를 제공하게 된다. 달리, 상기 제1충돌 방지부(310)는 상기 보조 탄성 부재(230) 상면에 다수 개의 점 도포로 간격지게 구성될 수 있다.

상기 제1충돌 방지부로 사용되는 자성 유체는 영구 자석(M)의 자속에 집속하는 물질로서, 액체 속에 자성 분말을 콜로이드 모양으로 안정, 분산시킨 다음 중력 이나 자기장 등에 의한 자성분말의 침전이나 응집이 생기지 않도록 계면 활성제를 첨가한 물질을 의미하고, 자성에 끌리는 성질을 구비한다.

상기 제1충돌 방지부(310)는 동작 시에 상기 영구자석(M)과 케이스(110) 천정면 간의 터치음을 최소화한다.

상기 영구 자석(M) 저면에는 하측 플레이트(240)가 장착되는데, 상기 하측 플레이트(240)는 내경이 원형이고, 외부 형상은 원형, 다각형 또는 타원형으로 구비된다. 상기 다각형은 삼각형, 사각형 등을 지칭한다. 바람직하게 상기 하측 플레이트(240)는 내경을 가지는 중공 영역이 구비되고, 상기 중공 영역에 제2충돌 방지부(330)가 더 구비된다. 상기 제2충돌 방지부(330)는 상기 영구 자석(M)의 상하 수직진동 시에 상기 브라켓(120)과의 충돌을 미연에 방지한다. 상기 제2충돌 방지부(330)는 자성 유체로 구성될 수 있거나, 단면 접착식의 실리콘 또는 테이프로 구성될 수 있다.

아울러, 상기 하측 플레이트(240)는 제2충돌 방지부(330)가 구비되지 않았다면, 탄성을 가지는 재질로 대체하여 충돌 방지 기능을 담당할 수 있음은 물론이다. 언급된 탄성 재질은 일면 접착식의 스폰지나 실리콘과 같은 부품이 사용될 수 있다.

따라서, 선형 진동 모터 동작 시에 상기 제2충돌 방지부(330)는 상기 영구자석(M)과 브라켓(120)과의 터치음을 최소화한다.

추가적으로, 상기 요크(210)와 주 탄성 부재(220) 및 코일(130) 사이에는 제3충돌 방지부(320)을 더 구비한다. 상기 제3충돌 방지부(320)는 상기 요크(210)와 주 탄성 부재(220) 사이 내면에 접하게 형성된다. 상기 제3충돌 방지부(320)는 상기 코일(130)에 전류가 인가되어서 상기 영구 자석(M)이 상하 진동 운동 시, 상기 코일(130)의 상부 외측면과의 충돌을 미연에 방지한다. 상기 제3충돌 방지부(320)는 자성 유체를 포함하고, 특히 자성 유체 띠 형상이며, 구체적으로 링 형상으로 형성되어서 상기 코일(130), 구체적으로 상기 코일의 상부쪽을 감싸게 배치된다. 달리, 상기 제3충돌 방지부(320)는 다수 개의 점 도포 형상으로 간격지게 구성될 수 있다.

또한, 상기 코일(130)이 배치된 브라켓(120) 바닥면에 고정형 제4충돌 방지부(340)을 더 구비한다. 상기 제4충돌 방지부(340)는 원판형으로 상기 코일 (130)내에서 상기 영구 자석(M)과 대면 또는 상기 제2충돌 방지부(330)과 대면하게 배치된다. 상기 제4충돌 방지부(340)는 탄성을 가지는 실리콘 또는 발포 성분의 고분자 재질, 예를 들어 스폰지와 같은 재질로 구성될 수 있으며, 일면 부착식의 실리콘 또는 발포성분의 고분자 단면 테이프로 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선형 진동 발생 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.

Claims (18)

1. 선형 진동 발생장치에 있어서,

   자기장을 형성하는 코일을 포함하는 고정자;

   상기 고정자와 동축으로 대향하는 영구 자석을 포함하는 진동자;

   상기 영구자석을 수용하는 요크;

   상기 요크에 연결되어 상기 영구자석을 하부에서 지지하는 주 탄성 부재; 및

   상기 영구자석 상부에 배치되어 상기 주 탄성 부재와 대치하며, 상부에서 상기 영구자석을 지지하는 보조 탄성 부재를 포함하고,

   상기 주 탄성 부재는 상기 요크에서 일체형으로 연장되며,

   상기 영구자석은 상기 보조 탄성 부재 하면에 장착되어 상기 요크에 완전히 수용되어짐을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 요크는

   개구부;

   상기 개구부에서 방사방향으로 연장되어 상기 보조 탄성 부재와 접하는 수평 지지부;

   상기 수평 지지부에서 수직하방으로 연장된 원통형 수직 전개부; 및

   상기 수직 전개부의 단부에서 상기 주 탄성 부재와 일체형인 연결부를 포함함을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 주 탄성 부재는

   상기 요크 하단과 일체형인 연결부;

   상기 연결부와 일체형으로 나선형으로 구성되어 하방으로 갈수록 확장되는 형상이고, 서로 멀어지는 방향으로 탄성력이 제공되는 다수개의 탄성 전개부; 및

   상기 탄성 전개부와 일체형으로 구성되어 상기 요크를 지지하는 고정부를 포함함을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 보조 탄성 부재는

   상기 영구자석이 실장되는 수평 장착부;

   상기 수평 장착부와 일체형으로 나선형으로 구성되어 상방으로 갈수록 확장되는 형상이고, 서로 멀어지는 방향으로 탄성력이 제공되는 다수 개의 탄성 전개부; 및

   상기 탄성 전개부와 일체형으로 구성되어 상기 요크를 지지하는 고정부를 포함함을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서, 상기 고정자는

    상기 주 탄성 부재와 코일을 지지하는 브라켓; 및

    상기 브라켓에 결합되어 상기 보조 탄성 부재를 지지하는 케이스를 포함함을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 보조 탄성 부재 상면에 구비되어 상기 케이스와 대향하는 제1충돌 방지부;

    상기 영구자석 저면에 구비된 제2충돌 방지부;

    상기 요크와 주 탄성 부재 사이 내면에서 상기 코일과 대향하게 배치된 제3충돌 방지부; 및

    상기 브라켓 상면에 구비되어 상기 영구자석과 대향하는 제4충돌 방지부를 포함함을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1충돌 방지부는 자성 유체로 구성되어 점 도포 또는 링형상의 자성유체 띠 형상으로 이루어지고,

    상기 제2충돌 방지부는 자성 유체 또는 일면 부착식 탄성 재질로 이루어지며,

    상기 제3충돌 방지부는 자성 유체로 구성되어 다수 개 간격진 점 도포 또는 링 형상의 자성 유체 띠로 이루어지고,

    상기 제4충돌 방지부는 일면 부착식 탄성 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제

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