KR101546442B1 - 선형 진동모터 - Google Patents

Abstract

선형 진동모터가 개시된다. 본 발명의 선형 진동모터는 내부 공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 내측에 결합하는 마그네트, 상기 마그네트와 대향하는 코일 및 상기 코일과 결합하는 분동을 포함하는 진동자, 일단이 상기 하우징의 내측과 결합하고, 타측이 상기 진동자와 결합하는 탄성체, 상기 코일과 연결되는 회로 기판 및 상기 진동자와 결합하고, 자성체 분말을 포함하는 수지재를 포함한다.

Description

선형 진동모터{Linear vibration motor}

본 발명은 선형 진동모터에 관한 것이다.

진동모터는 고정자와 진동자 사이의 전자기력에 의해 진동을 발생시키는 전자부품으로, 통상적으로 휴대 단말기 등의 알림 등의 용도로 사용된다. 진동모터는 진동자의 운동 방식에 따라 회전 진동모터와 선형 진동모터로 구분될 수 있는데, 최근에는 빠른 반응속도, 잔진동의 적음 및 소형화 등의 장점이 있는 선형 진동모터가 주로 사용된다. 이러한 선형 진동모터에 대해서는 대한민국 등록특허공보 10-1055562(공고일 2011년 08월 08일)에 나와 있다.

선형 진동모터는 전자기력에 의해 진동자가 수직 또는 좌우 등 선형으로 왕복 운동하면서 진동을 발생시킨다. 그러나 종래의 선형 진동모터는 전자기력이 더 이상 작용하지 않는 경우에도 진동자의 관성에 의해 잔진동이 발생한다. 그러나 최근의 전자 장치에 있어서 진동모터는 단순한 알림의 용도뿐만 아니라 사용자에게 다양한 햅틱(haptic) 경험을 제공하는 등 다양한 기능이 요구되고 있다. 따라서 잔진동이 감소된 선형 진동모터에 관한 요구가 증대되어 왔다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 간소한 구조를 유지하면서 진동자의 잔진동을 억제할 수 있는 선형 진동모터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 진동자의 잔진동 억제와 함께 진동자의 충돌을 완충할 수 있는 선형 진동모터를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 선형 진동모터는, 내부 공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 내측에 결합하는 마그네트, 상기 마그네트와 대향하는 코일 및 상기 코일과 결합하는 분동을 포함하는 진동자, 일단이 상기 하우징의 내측과 결합하고, 타측이 상기 진동자와 결합하는 탄성체, 상기 코일과 연결되는 회로 기판 및 상기 진동자와 결합하고, 자성체 분말을 포함하는 수지재를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수지재는 상기 코일과 상기 분동을 결합시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분동은 내부에 중공부를 가지고, 상기 코일은 상기 중공부의 내주면에 결합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수지재는 상기 중공부의 내주면과 상기 코일 사이에 결합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수지재는 상기 중공부의 내주면과 상기 코일 사이로부터 상기 분동의 상면 또는 하면까지 연장되어 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 마그네트는 상기 하우징의 내측 하면에 결합하고, 상기 수지재는 진동자의 하면에 결합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수지재는 진동자의 하면으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 마그네트는 상기 하우징의 내측 상면에 결합하고, 상기 수지재는 진동자의 상면에 결합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수지재는 진동자의 상면으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수지재는 에폭시 계열의 수지재일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자성체 분말은 철, 산화철 또는 코발트 증 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동모터는 간소한 구조를 유지하면서 진동자의 잔진동을 억제할 수 있다.

또한, 진동자의 잔진동 억제와 함께 진동자의 충돌을 완충할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동모터는 진동 응답 속도를 빠르게 하여 사용자에게 다양하고 향상된 햅틱 경험을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동모터의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 선형 진동모터의 수지재 부분을 확대한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시한 선형 진동모터의 사용 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동모터의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부한 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동모터에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동모터의 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시한 선형 진동모터의 수지재 부분을 확대한 단면도이다. 도 3 및 도 4는 도 1에 도시한 선형 진동모터의 사용 상태를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 선형 진동모터는 하우징(100), 마그네트(200), 진동자(300), 탄성체(400), 회로 기판(500) 및 수지재(600)를 포함한다.

여기서, 하우징(100)은 내부 공간을 형성한다. 하우징(100)이 형성하는 내부 공간에는 마그네트(200), 진동자(300), 탄성체(400) 및 수지재(600)가 수용된다. 회로 기판(500)은 하우징(100)의 내부에서 하우징(100)의 외부로 연장될 수 있다.

하우징(100)은 원통형으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 하우징(100)은 원형 또는 타원형의 상하면과 상하면을 연결하는 측면을 포함할 수 있다.

하우징(100)은 케이스(110)와 브라켓(130)을 포함할 수 있다. 케이스(110)는 일면이 개방된 형태이고, 브라켓(130)은 케이스(110)의 일면에 결합되어 내부 공간을 한정한다. 케이스(110)의 측면의 일부에 홈이 형성되어 있고, 홈에 대응하는 부분에 브라켓(130)의 지지편이 결합될 수 있다. 홈과 지지편 사이의 개방된 개구부를 통해 하우징(100)의 내부 공간과 외부 공간이 연통될 수 있다. 개구부를 통해 회로 기판(500)이 하우징(100)의 내부 공간에서 외부 공간으로 노출되어 연장될 수 있다. 외부 공간으로 노출되어 연장되는 회로 기판(500)은 브라켓(130)의 지지편 상에 놓여질 수 있다.

케이스(110)와 브라켓(130)은 일체로서 형성될 수도 있다.

마그네트(200)는 하우징(100)의 내측에 결합한다. 구체적으로, 마그네트(200)는 하우징(100)의 내측 중 상면 또는 하면에 결합된다. 예를 들면, 도 1에 도시된 것과 같이, 하우징(100)의 내측 하면에 결합될 수 있다. 그러나 마그네트(200)는 내측 상면에 결합될 수 있고, 하면과 상면 모두에 결합될 수도 있다.

마그네트(200)는 일극, 예를 들면 N극이 상방을 향하도록 배치된다. 따라서 타극, 예를 들면 S극이 하방을 향하도록 배치된다. 마그네트(200)는 후술할 코일(310)과 상호간에 전자기력을 발생시킨다.

마그네트(200)는 지지대 위에 결합될 수 있다. 마그네트(200)가 하우징(100)의 내측 하면에 위치하는 경우, 하우징(100)의 내측 하면에는 내측 하면의 다른 부분으로부터 돌출된 지지대가 형성될 수 있다. 마그네트(200)는 지지대 위에 배치되어 결합될 수 있다.

마그네트(200)는 하우징(100)의 내측과 접착제 등을 이용하여 결합될 수 있다. 접착제는 예를 들어, 에폭시 등의 수지재일 수 있다.

진동자(300)는 마그네트(200)와 코일(310) 상호간의 전자기력에 의해 선형 왕복운동을 하여 진동을 발생시킨다.

진동자(300)는 코일(310)과 분동(330)을 포함한다.

코일(310)은 원형 또는 타원형 등의 형상을 가지며 일 방향으로 권선되어 있는 도선으로 형성된다. 코일(310)의 내경은 내부에 진동 시 마그네트(200)가 관통될 수 있도록 마그네트(200)의 외경보다 크도록 형성된다.

코일(310)의 양단은 회로 기판(500)의 일단에 결합하여 외부로부터 전기 신호를 입력받는다. 코일(310)은 소정의 주파수를 가지는 교류를 입력받는다. 구체적으로, 코일(310)은 권선된 부분에서 인출된 인출선을 가진다. 인출선은 회로 기판(500)의 일단에 형성된 단자와 전기적으로 연결된다. 회로 기판(500)은 하우징(100)의 외부 공간까지 연장되어, 타단의 단자에 전기 신호가 입력된다. 회로 기판(500)은 연성 재질로 형성되어 진동 시 그 형태가 변화될 수 있다.

분동(330)은 소정의 질량을 가지는 물체로 형성된다. 분동(330)의 질량에 의해 진동자(300)의 공진주파수가 결정될 수 있다. 분동(330)의 질량에 의해 공진주파수가 변경되어, 진동자(300)가 최대의 진동량을 가지도록 조절될 수 있다. 분동(330)은 상대적으로 높은 비중을 가지는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 분동(330)은 또한, 비자성체로 형성되는 것이 바람직하다. 분동(330)은 예를 들어, 텅스텐과 같이 철보다 큰 비중을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 그러나 분동(330)의 재질은 설계자의 의도에 따라 다양한 재질이 사용될 수 있다.

코일(310)과 분동(330)은 서로 결합되어 진동 시 일체로서 진동한다. 구체적으로 분동(330)은 내부에 중공부를 가지는 원통형으로 형성될 수 있다. 분동(330)은 하우징(100)에 수용될 수 있도록 분동(330)의 외주 직경은 하우징(100)의 내주 직경보다 작게 형성된다. 분동(330)의 중공부에는 코일(310)이 삽입되어 결합된다. 따라서 분동(330)의 중공부의 내주 직경은 코일(310)의 외주 직경과 동일하거나 약간 크도록 형성된다.

코일(310)은 외주면이 중공부의 내주면과 대향되며 결합한다. 코일(310)의 높이는 중공부의 높이보다 작거나 같다. 코일(310)의 높이는 구체적으로 인출선을 제외하고 권선된 부분의 높이를 의미한다. 따라서 코일(310)은 중공부 외부로 돌출되지 않도록 형성된다.

코일(310)과 분동(330)은 수지재(600)에 의해 결합된다. 구체적으로 수지재(600)는 코일(310)와 분동(330)의 중공부의 내주면을 결합시킨다. 이를 위해 수지재(600)는 코일(310)과 중공부의 내주면 사이에 결합한다.

탄성체(400)는 일단이 하우징(100)의 내측과 결합하고, 타측이 진동자(300)와 결합한다. 도 1에 도시된 것과 같이, 탄성체(400)는 예를 들어, 일단이 하우징(100)의 내측 상면에 결합하고, 타단이 분동(330)의 상면에 결합할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않는다. 가능한 다른 실시예로서 일단이 하우징(100)의 내측 하면에 결합하고, 타단이 분동(330)의 하면에 결합할 수도 있다.

탄성체(400)는 판 스프링 형태로 형성될 수 있다. 탄성체(400)는 고유의 스프링 상수를 가진다. 스프링 상수에 의해 진동자의 공진주파수가 결정될 수 있다.

수지재(600)는 진동자(300)와 결합한다. 상술한 것과 같이, 수지재(600)는 코일(310)과 분동(330) 사이에 결합되어, 코일(310)과 분동(330)을 결합시킬 수 있다. 구체적으로 분동(330)의 중공부의 내주면과 코일(310) 사이에 결합된다.

또한, 수지재(600)는 진동자(300)의 하면 또는 상면에 결합한다. 수지재(600)는 마그네트(200)가 결합된 방향에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 것과 같이 마그네트(200)가 하우징(100)의 내측 하면에 결합되는 경우 수지재(600)는 진동자(300)의 하면에 결합될 수 있다. 구체적으로 수지재(600)는 진동자(300)의 하면으로부터 돌출되도록 형성된다.

진동자(300)의 하면 또는 상면에 결합되는 수지재(600)는 중공부의 내주면과 코일(310) 사이에 결합되는 수지재(600)로부터 연장되어 일체로서 형성될 수 있다. 구체적으로, 중공부의 내주면과 코일(310) 사이에 결합되는 수지재(600)는 중공부의 내주면을 따라 연장되어 분동(330)의 상면 또는 하면까지 도달하고, 돌출되도록 형성될 수 있다.

수지재(600)는 액상 또는 점성이 있는 재질이었다가 처리 과정을 거친 후 경화되는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 수지재(600)는 경화되는 과정에서 접착력 또는 결합력을 가지는 재질인 것이 바람직하다. 또한, 수지재(600)는 전기적으로 절연성을 가지고, 내열성 및 내화학성 등이 우수한 재질인 것이 바람직하다. 수지재(600)는 예를 들어, 에폭시 계열이 사용될 수 있다. 에폭시 계열의 수지재(600)의 경우, 도포 후 상온 또는 열처리 과정을 통해 경화될 수 있고, 경화된 후 도포된 표면과의 접착성이 우수하다. 따라서 분동(330)의 중공부의 내주면과 코일(310) 사이에 액상 또는 점성이 있는 상태로 도포되었다가 경화되면서 분동(330)과 코일(310)을 결합시킬 수 있다.

도 2를 참조하면, 수지재(600)는 자성체 분말을 포함한다. 이에 의해 수지재(600)는 전체적으로 자성을 가진다. 따라서 수지재(600)와 마그네트(200) 사이에는 서로 당기는 인력이 형성될 수 있다. 자성체 분말은 철, 산화철 또는 코발트 등을 포함할 수 있다. 자성체 분말은 수지재(600) 내부에서 실질적으로 균일하게 분포된다. 자성체 분말이 수지재(600) 내부에서 고르게 분포되기 위해서 수지재(600)에 계면활성제 등이 일정량 포함될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 수지재(600)가 자성을 띄는 것을 통해서 진동자(300)의 잔진동을 감소시킬 수 있다. 진동자(300)는 코일(310)에 전기 신호가 입력되는 때에 전자기력에 의해 진동하다가 전기 신호의 입력이 중지되면 진동이 중지된다. 그러나 진동은 바로 중지되지 않고 코일(310)과 분동(330)의 관성에 의해 일정 시간 약한 진동이 유지된다. 이를 잔진동이라 한다.

수지재(600)와 마그네트(200) 사이에는 서로 당기는 인력이 형성될 수 있다. 코일(310)에 전기 신호의 입력이 중지된 후에는 더 이상 코일(310)과 마그네트(200) 사이의 전자기력은 작용하지 않고, 진동자(300)에 수지재(600)와 마그네트(200)의 인력만이 작용한다. 상기 인력은 진동자(300)의 관성을 방해하는 방향으로 가해질 수 있다. 따라서 잔진동을 획기적으로 감소시킬 수 있다. 잔진동이 감소되어 진동 모터의 응답 속도가 빨라질 수 있다. 이로 인해 선형 진동모터의 사용자에게 더욱 향상되고 다양한 햅틱(haptic) 경험의 제공이 가능하다.

수지재(600)와 마그네트(200)의 거리가 가까울수록 상기 인력이 강하게 작용한다. 따라서 상술한 것과 같이, 마그네트(200)가 하우징(100)의 내측 하면에 결합된 경우, 수지재(600)는 진동자(300)의 하면에 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다. 반대로, 마그네트(200)가 하우징(100)의 내측 상면에 결합된 경우, 수지재(600)는 진동자(300)의 상면에 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다.

수지재(600)와 마그네트(200) 사이에서 충분한 크기의 인력이 발생할 수 있도록 도포되는 수지재(600)의 양이 조절될 수 있다. 또한, 수지재(600)가 포함하는 자성체 분말의 양도 조절될 수 있다. 그러나 수지재(600)와 마그네트(200) 사이의 인력이 지나치게 클 경우 진동을 방해할 수도 있으므로 설계자의 의도에 따라 적당한 수준을 유지하는 것이 바람직하다.

수지재(600)는 경화된 후에도 소정의 탄성을 가지는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수지재(600)가 에폭시 계열로 형성되는 경우 수지재(600)는 경화된 이후에도 소정의 탄성력을 가진다. 진동자(300)의 상면 또는 하면으로부터 돌출되도록 형성되는 수지재(600)는 댐퍼로서 기능할 수 있다. 구체적으로, 진동자(300)와 하우징(100), 탄성체(400) 또는 회로 기판(500) 등과의 충격을 완충할 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 수지재(600)가 진동자(300)의 하면으로부터 돌출되도록 형성되면 수지재(600)가 진동자(300)와 브라켓(130) 사이의 충격을 완화시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 진동모터에 대해 설명한다. 도 5를 참조하여 설명하는 실시예는 도 1 내지 도 4를 참조하여 상술한 선형 진동모터와 마그네트(200)와 결합 위치 및 수지재(600)의 결합 위치만 다르므로, 이 점을 중심으로 설명하도록 한다.

도 5에 도시된 것과 같이 마그네트(200)가 하우징(100)의 내측 상면에 결합되어 있고, 수지재(600)는 진동자(300)의 상면에 결합될 수 있다. 구체적으로 수지재(600)는 진동자(300)의 상면으로부터 돌출되도록 형성된다.

그러나 마그네트(200)의 결합 위치와 수지재(600)의 위치는 반드시 위 예에 한정되는 것은 아니다. 마그네트(200)가 하우징(100)의 내측 하면에 위치하지 않더라도 수지재(600)는 진동자(300)의 하면에 형성될 수 있고, 마그네트(200)가 하우징(100)의 내측 상면에 위치하지 않더라도 수지재(600)는 진동자(300)의 상면에 형성될 수 있다.

또한, 다른 가능한 실시예로서, 마그네트(200)가 하우징(100)의 내측 상면과 하면에 모두 결합되어 있고, 수지재(600)는 진동자(300)의 상면과 하면 모두에 결합될 수 있다.

이상, 본 발명의 선형 진동모터의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 하우징 110: 케이스
130 : 브라켓 200 : 마그네트
300 : 진동자 310 : 코일
330 : 분동 400 : 탄성체
500 : 회로 기판 600 : 수지재

Claims (11)

1. 내부 공간을 형성하는 하우징;
   상기 하우징의 내측에 결합하는 마그네트;
   상기 마그네트와 대향하는 코일 및 내부에 중공부를 가지고, 내주면에 상기 코일이 결합하는 분동을 포함하는 진동자;
   일단이 상기 하우징의 내측과 결합하고, 타측이 상기 진동자와 결합하는 탄성체;
   상기 코일과 연결되는 회로 기판; 및
   자성체 분말을 포함하고, 상기 중공부의 내주면과 상기 코일 사이에 결합하여 상기 분동의 상면 또는 하면까지 연장되는 수지재를 포함하는 선형 진동모터.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 수지재는 상기 코일과 상기 분동을 결합시키는 선형 진동모터.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 마그네트는 상기 하우징의 내측 하면에 결합하고,
   상기 수지재는 진동자의 하면에 결합하는 선형 진동모터.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 수지재는 진동자의 하면으로부터 돌출되도록 형성되는 선형 진동모터.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 마그네트는 상기 하우징의 내측 상면에 결합하고,
   상기 수지재는 진동자의 상면에 결합하는 선형 진동모터.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 수지재는 진동자의 상면으로부터 돌출되도록 형성되는 선형 진동모터.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 수지재는 에폭시 계열의 수지재인 선형 진동모터.
   
8. 제1 항에 있어서,
   상기 자성체 분말은 철, 산화철 또는 코발트 중 하나 또는 둘 이상을 포함하는 선형 진동모터.
   
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