KR101439937B1 - 선형 진동자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대 전화 등에 사용되고 있는 선형 진동자에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선형 진동자는 원통 형상의 코일 외측에 고리 형상의 영구자석을 구비하되, 영구자석의 자극이 코일에 대향하는 내측과 그 반대인 외측으로 나뉘어져 있어서, 효율을 향상, 소형화 실현, 생산성 향상 및 내구성 향상 효과가 있다.

Description

선형 진동자{LINEAR VIBRATOR}

본 발명은 휴대 전화 등에 사용되고 있는 선형 진동자에 관한 것이다.

휴대 전화의 대중적인 보급으로 인한 수신음 공해는 진동이라는 새로운 형태의 수신 알림 방식을 탄생시켰다. 이러한 새로운 형태의 수신 알림 방식은 진동자에 전류가 인가됨에 따라 진동을 발생시킴으로써 사용자에게 전화가 걸려오고 있음을 알려주는 기술에 의해 구현되어진다.

한편, 최초의 진동자는 모터로 편심을 가지는 질량체를 회전시킴으로써 진동을 발생시키는 방식을 취하였으나, 휴대성과 밀접한 소형화와 박형화라는 기술적 과제는 회전에 의해 진동을 발생시키는 데서 더 나아가 선형으로 진동하는 진동자에 관한 기술을 도출시켰다. 특히, 근래에 보급되는 터치폰에는 터치가 이루어졌음을 알 수 있게 진동을 발생시키는 기술이 적용되고 있는데, 이러한 경우 진동의 반응이 빠르게 이루어질 것이 요구되고 있어서 선형 진동자의 적용이 필수적이다. 이러한 선형 진동자의 일 예로 대한민국 등록특허 등록번호 10-1046044호(발명의 명칭 : 선형진동자) 등을 통해 제안된 기술을 꼽을 수 있다.

선행된 기술들은 영구자석이 진동하는 방향으로 극이 서로 다르게 배치되어 있고, 자성체 재질의 플레이트를 통해 코일 측으로 자속을 밀집시킴으로써 효율의 향상을 꾀하고 있다. 그러나 기본적으로 영구자석의 양 극을 잇는 방향이 코일로 향하는 측 방향과는 수직하고 있어서 영구자석에 의해 발생하는 자속의 일부가 코일의 자속과 간섭하지 못하고 누설됨으로써 영구자석의 진동에 기여하지 못하게 된다. 그리고 이러한 점은 효율 향상의 한계로 작용하고, 이에 더불어 선형 진동자의 소형화에 걸림돌이 되었다.

본 발명의 목적은 영구자석의 양 극을 잇는 방향이 코일을 향하는 방향 측으로 배치되는 선형 진동자에 관한 기술을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 선형 진동자는, 전기적 신호에 따라 자속(磁束)을 발생시키도록 중앙 부위에 마련되는 원통 형상의 코일; 상기 코일의 외측으로 고리 형상으로 구비되며, 상기 코일이 발생시키는 자속에 의해 진동 가능하게 마련되는 영구자석; 상기 영구자석의 외측에 결합됨으로써 상기 영구자석의 진동에 연동하여 함께 진동 가능하게 마련되는 진동체; 상기 코일, 영구자석 및 진동체를 수용하는 케이스; 상기 코일에 전기적 신호를 인가시키기 위해 마련되는 회로기판; 및 상기 진동체를 상기 케이스에 대하여 탄성 지지하는 스프링; 을 포함하며, 상기 영구자석은 상기 코일에 대향하는 내측과 상기 진동체에 접하는 외측이 서로 다른 극을 가진다.

상기 영구자석을 상기 진동체에 고정하기 위해 비자성체로 마련되는 고정체; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 코일의 내측으로 자속을 밀집시키기 위해 상기 코일의 내측에 삽입되는 구조로 구비되는 폴피스; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 영구자석은, 상기 영구자석의 진동 방향에서 볼 때, 적어도 2개 이상의 조각으로 나뉘어져 있는 것이 바람직하다.

상기 진동체는 상기 영구자석의 일단을 지지하기 위한 지지턱을 가지며, 상기 영구자석의 타단은 상기 스프링에 의해 지지된다.

상기 케이스는, 상부 케이스; 및 상기 상부 케이스에 결합되는 하부 케이스; 를 포함하며, 상기 상부 케이스에는 상기 폴피스의 상단이 삽입 고정될 수 있는 제1 고정구멍이 형성되고, 상기 하부 케이스에는 상기 폴피스의 하단이 삽입 고정될 수 있는 제2 고정구멍이 형성되어 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 선형 진동자는, 전기적 신호에 따라 자속(磁束)을 발생시키도록 중앙 부위에 마련되는 원통 형상의 코일; 상기 코일의 외측으로 고리 형상으로 구비되며, 상기 코일이 발생시키는 자속에 의해 진동 가능하게 마련되는 영구자석; 상기 영구자석의 외측에 결합됨으로써 상기 영구자석의 진동에 연동하여 함께 진동 가능하게 마련되는 진동체; 상기 코일, 영구자석 및 진동체를 수용하는 케이스; 상기 코일에 전기적 신호를 인가시키기 위해 마련되는 회로기판; 및 상기 진동체를 상기 케이스에 대하여 탄성 지지하는 스프링; 을 포함하며, 상기 진동체는 상기 영구자석의 일단을 지지하기 위한 지지턱을 가지고, 상기 영구자석의 타단은 상기 스프링에 의해 지지된다.

위와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 영구자석의 자속이 코일 측으로 향하기 때문에 영구자석의 진동에 기여하지 못하고 누설되는 자속이 최소화됨으로써 효율을 향상시킬 수 있고, 이에 비례하여 소형화를 더욱 실현시킬 수 있게 된다.

둘째, 단순한 구조에 의해 영구자석을 고정시키기 때문에 생산성이 향상될 수 있다.

셋째, 폴피스의 고정 구조가 견고하여 내구성이 향상된다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도2는 도1의 선형 진동자에 대한 개략적인 결합 단면도이다.
도3은 도1의 선형 진동자에 적용된 영구자석을 영구자석의 진동방향에서 바라본 평면도이다.
도4는 도1과 스프링의 배치 방향이 다른 본 발명의 다른 예에 따른 선형 진동자에 대한 개략적인 결합 단면도이다.
도5 및 도6은 도1의 선형 진동자의 동작을 설명하는데 참조하기 위한 참조도이다.
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 진동자에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도8은 도7의 선형 진동자에 대한 개략적인 결합 단면도이다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 설명의 간결함을 위해 중복되는 설명은 가급적 생략하거나 압축하기로 한다.

<제1 실시예>

도1 및 도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 진동자(100)에 대한 개략적인 분해 사시도와 결합 단면도이다.

도1 및 도2에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 선형 진동자(100)는 코일(110), 영구자석(120), 고정체(130), 폴피스(140), 진동체(150), 스프링(160), 댐퍼(171, 172), 케이스(180) 및 회로기판(190) 등을 구비한다.

원통 형상의 솔레노이드 형태를 가지는 코일(110)은, 중앙 부위에 마련되며, 회로기판(190)으로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 자속을 발생시킨다.

영구자석(120)은 중앙에 구멍을 가지는 고리 형상이며, 구멍에 상기한 코일(110)이 삽입되어지는 형태로 배치, 즉, 코일(110)의 외측으로 배치됨으로써 코일(110)이 발생시키는 자속에 의해 상하 방향으로 진동 가능하도록 마련된다. 여기서 영구자석(120)은 코일(110)에 대향하는 내측과 그 반대 방향인 진동체(150)에 접하는 외측이 서로 다른 극을 가진다. 따라서 영구자석(120)의 양 자극을 잇는 방향은 코일(110) 측을 향하도록 되어 있어서 영구자석(120)에 의해 발생된 자속이 직접 코일(110)을 향하는 방향성을 가지게 된다.

또한, 영구자석(120)은 도1 및 영구자석(120)을 그 진동 방향에서 바라본 도3에서 참조되는 바와 같이, 4개의 조각(121 내지 124)으로 나뉘어져 구비된다. 이로 인해 영구자석(120)을 생산할 때, 고리형상의 전체를 자화시키기는 것 보다 더 수월하게 영구자석(120)을 생산할 수 있게 된다. 물론, 실시하기에 따라서는 영구자석을 단일하게 구성하는 것도 고려될 수 있고, 2조각이나 3조각 또는 5개 이상의 조각으로 나뉘게 구성하는 것도 얼마든지 고려될 수 있을 것이다.

고정체(130)는, 영구자석(120)을 진동체에 고정하기 위해 비자성체로 마련되며, 바람직하게는 상측 부분(131)과 이 상측 부분(131)에 대향하는 하측 부분(132)으로 나뉘어 구비될 수 있다. 그리고 이러한 고정체(130)는 영구자석(120)의 4개의 조각(121 내지 124)들이 그 배치 형태를 유지하도록 하는 역할도 담당한다.

폴피스(140)는, 자성체 재질의 원기둥 형상으로 구비되며, 코일(110)의 내측으로 영구자석(120)의 자속을 밀집시키기 위해 코일(110)의 내측에 삽입되는 구조로 배치된다.

진동체(150)는, 그 중앙에 구멍을 가지고 있으며, 영구자석(120)의 외측에 결합(즉, 영구자석이 중앙의 구멍에 삽입되는 형식으로 결합)되어서 영구자석(120)의 진동에 연동하여 함께 진동함으로써 진동 질량을 증가시킨다.

스프링(160)은, 상하 방향으로 진동하는 진동체(150)를 탄성 지지함으로써 영구자석(120)과 진동체(150)에 위치 복원을 위한 탄성력을 제공하면서 영구자석(120)과 진동체(150)의 상하 방향으로의 진동폭을 제한하여 영구자석(120) 및 진동체(150)가 케이스(180)의 상면과 하면에 충돌하는 것을 방지하기도 한다. 이를 위해 스프링(160)은 그 상측이 케이스(180)에 고정되고, 그 하측이 진동체(150)에 고정된다. 물론, 실시하기에 따라서는 도4에서 참조되는 바와 같이 스프링(460)이 진동체(450)의 하방에 구비되는 것도 바람직하게 고려될 수 있다.

댐퍼(171, 172)는, 고리 형상의 쿠션 재질로 구비되며, 진동하는 부분(영구자석, 고정체, 진동체, 스프링)의 일부가 케이스(180)의 상면 또는 하면에 직접 접촉되는 것을 방지하기 위해 마련된다.

케이스(180)는, 상기한 코일(110), 영구자석(120), 고정체(130), 폴피스(140), 진동체(150), 스프링(160) 및 댐퍼(171, 172) 등을 수용하기 위한 수용 공간(S)을 가지며, 상부 케이스(181)와 이 상부 케이스(181)에 결합하는 하부 케이스(182)로 분리될 수 있다. 이러한 케이스(180)는 자속이 외부로 누설되는 것을 더욱 차단하여 그 효율 향상을 꾀할 수 있도록 자성체로 구비되는 것도 바람직하게 고려될 수 있다.

회로기판(190)은, 전기적 신호를 코일(110)로 입력시키기 위해 케이스(180)의 하면에 접하도록 구비되며, 고리 형상으로 마련된다. 이로 인해 코일(110)의 하단이 케이스(180)의 하면에 직접 접하여 고정됨으로써 선형 진동자(100)의 상하 두께를 줄일 수 있게 된다.

계속하여 위와 같은 구성을 가지는 선형 진동자(100)의 작동에 대하여 설명한다.

영구자석(120)에 의해 발생한 자속은, 예를 들어 도5에서와 같이, 코일(110)을 통과하여 폴피스(140)로 입력된 후 상하 방향으로 나뉘어 회전하게 된다.

한편, 회로기판(190)을 통해 전기적 신호가 코일(110)에 인가되면 코일(110)에는 전류가 흐르게 된다.

이 때, 코일(110)이 한 바퀴 감아진 한 가닥(111) 한 가닥들을 고려할 때, 도6에서와 같이, 코일(110)의 가닥(111)들은 전류의 방향(자속이 통과하는 지점에서 전류의 방향)에 따라 플레밍의 왼손 법칙에 의해 정의된 바와 같이 상측 또는 하측 방향으로 힘(F)을 받게 되면서 가닥(111)들이 모여 이루어진 코일(110)에 전체적으로 상측 또는 하측 방향으로 합산된 힘이 작용하게 된다. 그러나 코일(110)은 고정되어 있기 때문에 코일(110)이 받는 합산된 힘의 반작용력이 상대적으로 상하 방향으로 이동 가능한 영구자석(120)과 이에 결합된 진동체(150)에 작용하게 됨으로써 영구자석(120)과 이에 결합된 진동체(150)가 진동하게 되면서 진동 충격이 발생하게 된다.

<제2 실시예>

도7 및 도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 진동자(700)에 대한 개략적인 분해 사시도와 결합 단면도이다.

도7 및 도8에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 선형 진동자(700)는 코일(710), 영구자석(720), 폴피스(740), 진동체(750), 스프링(760), 댐퍼(771, 772), 케이스(780) 및 회로기판(790) 등을 구비한다.

코일(710)은 회로기판(790)으로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 자속을 발생시킨다.

영구자석(720)은 중앙에 구멍을 가지는 고리 형상이며, 구멍에 상기한 코일(710)이 삽입되어지는 형태로 배치됨으로써 코일(710)이 발생시키는 자속에 의해 상하 방향으로 진동 가능하도록 마련된다. 제1 실시예에서와 마찬가지로서 영구자석(720)은 코일(710)에 대향하는 내측과 그 반대 방향인 진동체(750)에 접하는 외측이 서로 다른 극을 가진다.

폴피스(740)는 코일(710)의 내측으로 영구자석(720)의 자속을 밀집시키기 위해 코일(710)의 내측에 삽입되는 구조로 배치된다. 이러한 폴피스(740)는 상단이 상부 케이스(781)에 고정되고, 하단이 하부 케이스(782)에 고정된다.

진동체(750)는 영구자석(720)의 외측에 결합되어서 영구자석(720)의 진동에 연동하여 함께 진동함으로써 진동 질량을 증가시킨다. 본 실시예에서의 진동체(750)는 영구자석(720)의 하단을 지지하기 위한 지지턱(751)을 가진다.

스프링(760)은 상하 방향으로 진동하는 진동체(750)를 탄성 지지한다. 그리고 스프링(760)의 내측 테두리는 영구자석(720)의 상단을 지지한다. 따라서 영구자석(720)은 별도의 고정체가 없이 진동체(750)와 스프링(760)에 의해 고정될 수 있게 된다.

댐퍼(771, 772)는 진동하는 부분(영구자석, 고정체, 진동체, 스프링)의 일부가 케이스(780)의 상면 또는 하면에 직접 접촉되는 것을 방지하기 위해 마련된다.

케이스(780)는, 상기한 코일(710), 영구자석(720), 폴피스(740), 진동체(750), 스프링(760) 및 댐퍼(771, 772) 등을 수용하기 위한 수용 공간(S)을 가진다. 그리고 케이스(780)는 상부 케이스(781)와 이 상부 케이스(781)에 결합하는 하부 케이스(782)로 분리될 수 있다. 여기서 상부 케이스(781)에는 폴피스(740)의 상단이 삽입 고정될 수 있는 제1 고정구멍(781a)이 형성되어 있고, 하부 케이스(782)에는 폴피스(740)의 하단이 삽입 고정될 수 있는 제2 고정구멍(782a)이 형성되어 있다. 즉, 폴피스(740)의 상단과 하단이 각각 상부 케이스(781)와 하부 케이스(782)에 삽입 고정되어 내구성이 향상될 수 있다.

회로기판(790)은 전기적 신호를 코일(710)로 입력시키기 위해 마련된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

100, 700 : 선형 진동자
110, 710 : 코일
120, 720 : 영구자석
130 : 고정체
140, 740 : 폴피스
150, 750 : 진동체
751 : 지지턱
160, 760 : 스프링
170, 770 : 댐퍼
180, 780 : 케이스
181, 781 : 상부 케이스 182, 782 : 하부 케이스
781a : 제1 고정구멍 782a : 제2 고정구멍
190, 790 : 회로기판

Claims (7)

1. 전기적 신호에 따라 자속(磁束)을 발생시키도록 중앙 부위에 마련되는 원통 형상의 코일;
   상기 코일의 외측으로 고리 형상으로 구비되며, 상기 코일이 발생시키는 자속에 의해 진동 가능하게 마련되는 영구자석;
   상기 영구자석의 외측에 결합됨으로써 상기 영구자석의 진동에 연동하여 함께 진동 가능하게 마련되는 진동체;
   상기 코일, 영구자석 및 진동체를 수용하는 케이스;
   상기 코일에 전기적 신호를 인가시키기 위해 마련되는 회로기판; 및
   상기 진동체를 상기 케이스에 대하여 탄성 지지하는 스프링; 을 포함하며,
   상기 영구자석은 양 자극을 잇는 방향이 코일 측을 향하도록 상기 코일에 대향하는 내측과 상기 진동체에 접하는 외측이 서로 다른 극을 가지고 있고,
   상기 영구자석은,
   상기 영구자석의 진동 방향에서 볼 때, 적어도 2개 이상의 조각으로 나뉘어져 있는 것을 특징으로 하는
   선형 진동자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 영구자석을 상기 진동체에 고정하기 위해 비자성체로 마련되는 고정체; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   선형 진동자.
3. 제1항에 있어서,
   상기 코일의 내측으로 자속을 밀집시키기 위해 상기 코일의 내측에 삽입되는 구조로 구비되는 폴피스; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   선형 진동자.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 진동체는 상기 영구자석의 일단을 지지하기 위한 지지턱을 가지며,
   상기 영구자석의 타단은 상기 스프링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는
   선형 진동자.
6. 제3항에 있어서,
   상기 케이스는,
   상부 케이스; 및
   상기 상부 케이스에 결합되는 하부 케이스; 를 포함하며,
   상기 상부 케이스에는 상기 폴피스의 상단이 삽입 고정될 수 있는 제1 고정구멍이 형성되고,
   상기 하부 케이스에는 상기 폴피스의 하단이 삽입 고정될 수 있는 제2 고정구멍이 형성된 것을 특징으로 하는
   선형 진동자.
7. 전기적 신호에 따라 자속(磁束)을 발생시키도록 중앙 부위에 마련되는 원통 형상의 코일;
   상기 코일의 외측으로 고리 형상으로 구비되며, 상기 코일이 발생시키는 자속에 의해 진동 가능하게 마련되는 영구자석;
   상기 영구자석의 외측에 결합됨으로써 상기 영구자석의 진동에 연동하여 함께 진동 가능하게 마련되는 진동체;
   상기 코일, 영구자석 및 진동체를 수용하는 케이스;
   상기 코일에 전기적 신호를 인가시키기 위해 마련되는 회로기판; 및
   상기 진동체를 상기 케이스에 대하여 탄성 지지하는 스프링; 을 포함하며,
   상기 진동체는 상기 영구자석의 일단을 지지하기 위한 지지턱을 가지고,
   상기 영구자석의 타단은 상기 스프링에 의해 지지되고,
   상기 영구자석은 양 자극을 잇는 방향이 코일 측을 향하도록 상기 코일에 대향하는 내측과 상기 진동체에 접하는 외측이 서로 다른 극을 가지고 있고,
   상기 영구자석은, 상기 영구자석의 진동 방향에서 볼 때, 적어도 2개 이상의 조각으로 나뉘어져 있는 것을 특징으로 하는
   선형 진동자.
   
   
   
   
   
   

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