KR101681900B1 - 진동모터 - Google Patents

Abstract

진동모터가 개시된다. 본 발명의 진동모터는 내부 공간을 형성하는 하우징, 일단이 상기 하우징의 하면에 결합되는 샤프트 및 상기 하우징 내부에 배치되는 코일을 포함하는 고정자, 홀더 및 상기 홀더에 결합되고 상기 코일과 대향하는 마그네트를 포함하고, 상기 샤프트에 회전 가능하게 결합된 회전자 및 일단은 상기 회전자에 결합되고 타단은 상기 하우징과 결합되며, 상기 회전자의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 탄성체를 포함한다.

Description

진동모터{VIBRATION MOTOR}

본 발명은 진동모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 장치에 탑재되어 무음 알림용 등으로 사용될 수 있는 진동모터에 관한 것이다.

진동모터는 코일과 마그넷 사이에서 발생하는 전자기적 힘에 의해 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품이다. 진동모터는 통상적으로 휴대용 단말기, 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터 등 전자 장치에 탑재되어 사용자에게 무음 착신 알림을 제공하는데 사용되었다.

대한민국 등록특허 제10-1109497호에는 종래의 진동모터의 예시적인 형태가 개시되어 있다. 이에 따르면, 진동모터의 진동자는 하우징 내부에서 상하로 반복 운동하여 진동을 발생시킨다.

최근의 스마트폰 등 전자 장치는 진동모터를 종래의 무음 착신 알림의 용도뿐만 아니라 기타 다양한 용도로 사용하는 추세이다. 예를 들어, 진동모터는 디스플레이의 터치에 대한 반응 진동 또는 게임에 있어서 사용자에게 다양한 햅틱 경험을 제공하기 위한 진동 등을 발생시킨다. 이러한 추세에 따라 내구성 및 내마모성이 높아 진동 수명이 길고 반응 속도가 빠르며 진동력이 강한 진동모터의 요구가 증대되고 있다.

게다가 최근의 스마트폰 등 전자 장치는 소형화, 박형화 되는 추세이다. 이에 따라 전자 장치에 탑재되는 진동모터도 소형화, 박형화될 필요가 있다. 그러나 종래의 진동 모터는 진동자가 상하 또는 좌우 방향으로 반복 운동하며 진동을 발생시키기 때문에 필연적으로 진동자의 운동 범위 이상의 크기로 형성된다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 구조가 간단하면서도 진동량이 큰 진동모터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 내구성이 우수하여 장기간 사용되더라도 내마모성이 높게 유지될 수 있는 진동모터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 진동자가 직선으로 왕복 운동하는 것과는 다른 방향으로 왕복 운동하여 사용자에게 다른 종류의 햅틱 경험을 제공할 수 있는 진동모터를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 진동모터는, 내부 공간을 형성하는 하우징, 일단이 상기 하우징의 하면에 결합되는 샤프트 및 상기 하우징 내부에 배치되는 코일을 포함하는 고정자, 홀더 및 상기 홀더에 결합되고 상기 코일과 대향하는 마그네트를 포함하고, 상기 샤프트에 회전 가능하게 결합된 회전 자 및 일단은 상기 회전자에 결합되고 타단은 상기 하우징과 결합되며, 상기 회전자의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 탄성체를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 일단에서 상기 타단까지 시계 방향 또는 반시계 방향 중 일 방향으로 만곡된 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 외력에 의해 만곡된 정도가 변화되면, 외력이 가해지지 않은 상태의 만곡된 정도로 복원되려는 복원력을 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 회전자가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전하면 만곡된 정도가 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 회전자가 상기 일 방향과 동일한 방향으로 회전하면 만곡된 정도가 감소할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 회전자가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전함에 따라 상기 회전자의 측면과의 접촉면이 점진적으로 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 일단이 상기 회전자의 측면에 결합되고, 상기 탄성체의 타단이 상기 하우징의 측면 내측에 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체의 일단이 상기 회전자와 결합되는 부분과 상기 탄성체의 타단이 상기 하우징에 결합되는 부분은 상기 샤프트를 중심으로 30° 내지 150°의 각도로 위치하고, 상기 탄성체는 외력이 가해지지 않았을 때, 상기 두 부분 사이에서 상기 샤프트를 중심으로 상기 회전자의 측면 둘레를 둘러싸는 우호(優弧, major arc)와 유사한 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 제1 탄성체 및 제2 탄성체를 포함하고, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 일단이 각각 상기 회전자와 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이고, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 타단이 각각 상기 하우징과 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 복수 개가 형성될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 진동모터는, 상기 탄성체는 복수 개가 형성되고, 상기 복수의 탄성체의 일단이 각각 상기 회전자와 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이고, 상기 복수의 탄성체의 타단이 각각 상기 하우징과 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이다

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 탄성체는 각각의 일단에서 타단까지 동일한 회전 방향으로 만곡되어 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일에는 교번 전류(交番 電流)가 인가되고, 상기 회전자는 상기 코일에 전류가 인가되면 상기 샤프트를 축으로 하여 시계 방향과 반시계 방향으로 반복하여 회전할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전자가 반복하여 회전함에 따라 상기 탄성체가 만곡된 정도가 반복적으로 변화할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 마그네트는 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중되게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일은 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중되게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 일단은 상기 코일과 연결되고, 타단은 상기 하우징 외부에 위치하여 상기 코일에 신호를 인가하는 회로 기판을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전자는 상기 샤프트의 외주면에 삽입된 베어링을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전자는 중량체를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홀더는 요크로서 기능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터는 구조가 간단하면서도 진동량이 크다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터는 내구성이 우수하여 장기간 사용되더라도 내마모성이 높게 유지될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터는 진동자가 직선으로 왕복 운동하는 것과는 다른 방향으로 왕복 운동하여 사용자에게 다른 종류의 햅틱 경험을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자 일부의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자 및 케이스의 저면도이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 일 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 도 5의 일 방향의 반대 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자 일부의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자 및 케이스의 저면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다.

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 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자 일부의 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자 및 케이스의 저면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 일 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 도 5의 일 방향의 반대 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다.

본 발명의 진동모터는 고정자(100), 회전자(200) 및 탄성체(300)를 포함한다.

고정자(100)는 하우징(110), 샤프트(130), 회로 기판(150) 및 코일(170)을 포함한다.

도 1을 참조하여, 하우징(110) 및 샤프트(130)에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도를 도시한 것이다. 본 명세서에 있어서, 도 1에 도시된 진동모터의 위쪽을 상방으로 하고, 아래쪽을 하방으로 하여 설명하도록 한다. 이는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 정의한 것으로 진동모터에 있어서 지칭되는 방향은 당업자의 기호에 따라 달라질 수 있다. 또한, 본 명세서에서 시계 방향과 반시계 방향은 상부에서 하부를 평면 시로 보았을 때를 기준으로 한다.

하우징(110)은 내부 공간을 형성한다. 하우징(110)은 케이스(111)와 브라켓(113)을 포함할 수 있다. 케이스(111)는 일면이 개방된 형태의 통형으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 케이스(111)는 상면과 상면의 외곽에서 연장되는 측면을 가지고, 하면은 개방된 형태일 수 있다. 케이스(111)의 상면은 원형으로 형성되어 케이스(111)가 전체적으로 하면이 개방된 원통형으로 형성될 수 있다. 브라켓(113)은 케이스(111)의 개방된 하면에 결합되어 내부 공간을 한정한다. 브라켓(113)은 케이스(111)의 개방된 하면의 형상에 대응되도록 형성된다. 구체적으로, 브라켓(113)은 상면과 유사한 형태 및 크기를 가지는 원판형으로 형성될 수 있다. 이러한 경우 하우징(110)은 전체적으로 내부에 빈 공간이 형성된 원통형으로 형성될 수 있다. 그러나 케이스(111)와 브라켓(113)의 형태는 상술한 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 케이스(111)의 상면과 브라켓(113)의 형태가 직사각형으로 형성되어 하우징(110)은 전체적으로 직육면체 형태로 형성될 수 있다.

하우징(110)은 내부 공간과 외부 공간을 연통하는 삽입구(115)가 형성될 수 있다. 삽입구(115)는 하우징(110)의 측면에 형성된 개구일 수 있다. 삽입구(115)는 예를 들어, 케이스(111)의 측면 하단에 형성된 홈을 통해 형성될 수 있다. 케이스(111)와 브라켓(113)이 결합되면 홈이 개구로 형성될 수 있다. 삽입구(115)를 통해 회로 기판(150)이 하우징(110)의 내부에서 외부까지 연결되도록 배치될 수 있다. 삽입구(115) 주변에는 하우징(110)의 외부에 배치되는 회로 기판(150)을 지지하는 지지편(117)이 형성될 수 있다. 지지편(117)은 브라켓(113)의 일부에서 돌출되어 형성된 부분일 수 있다.

탄성체(300)의 일단(301)은 회전자(200)에 결합되고, 타단(303)은 하우징(110)에 결합된다. 하우징(110)에는 탄성체(300)의 타단(303)이 결합되는 탄성체 결합부(119)가 형성될 수 있다. 구체적으로 탄성체 결합부(119)는 케이스(111)의 측면 내측에 형성될 수 있다. 탄성체 결합부(119)는 탄성체(300)의 타단(303)이 삽입되어 결합될 수 있도록 홈 형태로 형성될 수 있다.

샤프트(130)는 소정의 길이를 가지는 막대 형태로 형성된다. 막대의 단면은 원통형인 것이 바람직하다. 샤프트(130)의 길이는 하우징(110) 내부의 높이에 대응된다. 샤프트(130)는 하우징(110) 내부에서 길이 방향이 상하 방향이 되도록 배향되어 배치된다. 샤프트(130)의 하단은 하우징(110)의 하면에 결합된다. 구체적으로, 샤프트(130)의 하단은 브라켓(113)의 중심부에 결합될 수 있다. 샤프트(130)의 상단은 하우징(110)의 상면과 결합될 수 있다. 그러나 샤프트(130)의 상단은 하우징(110)의 상면과 고정 결합되지 않은 상태에서 접촉되어 있을 수도 있고, 경우에 따라 이격되어 있을 수도 있다.

도 1과 도 2를 함께 참조하여, 회로 기판(150)과 코일(170)에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자 일부의 평면도이다. 도 2는 진동모터에서 케이스, 회전자를 제거하고 브라켓, 샤프트, 회로 기판 및 코일이 결합된 것의 평면도를 도시한 것이다.

회로 기판(150)은 브라켓(113)의 상면 상에 배치될 수 있다. 회로 기판(150)은 중심부에 샤프트(130)가 관통하는 관통홀을 구비할 수 있다. 이에 따라 회로 기판(150)은 중심부가 브라켓(113)의 중심부와 일치하도록 위치할 수 있다. 회로 기판(150)은 하우징(110) 내부에 위치하는 몸체(151)와 몸체(151)의 일측에서 삽입구(115)를 통해 하우징(110) 외부로 연장되는 인출부(153)를 포함한다. 인출부(153)는 브라켓(113)의 지지편(117) 상에 배치된다.

회로 기판(150)은 몸체(151)에서 하우징(110) 외부에 위치하는 인출부(153)까지 연장되는 도체 패턴(155)을 포함한다. 도체 패턴(155)에 의해 하우징(110) 외부에서 입력된 신호가 하우징(110) 내부의 코일(170)에 인가된다. 도체 패턴(155)의 일단(301)은 하우징(110) 내부에서 코일(170)의 양단과 결합되는 단자로 형성되고, 타단(303)은 하우징(110) 외부에서 신호를 입력받는 단자로 형성된다. 도체 패턴(155)의 단자(157)는 (+)와 양극의 쌍을 포함할 수 있다.

회로 기판(150)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)로 형성될 수 있다. 구체적으로, 회로 기판(150)은 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)로 형성될 수 있다.

코일(170)은 브라켓(113)의 상면 상에 배치될 수 있다. 코일(170)은 또한, 회로 기판(150)의 상면 상에 배치될 수 있다. 코일(170)은 복수의 권선 코일(170)을 포함할 수 있다. 개별 권선 코일(170)은 일 방향으로 권취된 도선으로 형성된다. 개별 권선 코일(170)은 브라켓(113)의 상면 상에서 상하 방향을 축으로 하여 권취된 형태로 배향된다. 복수의 권선 코일(170)은 회로 기판(150) 몸체(151)의 상부에서 샤프트(130)를 기준으로 분산 배치될 수 있다. 분산 배치된 코일(170)은 후술할 마그네트(250)와 대략적으로 대향되는 형태를 형성한다.

개별 권선 코일(170)의 양단은 회로 기판(150)의 단자에 연결된다. 회로 기판(150)을 통해 코일(170)에 전기적 신호가 인가된다. 이에 따라 권선 코일(170)의 내부에는 상방 또는 하방의 자기장이 형성된다.

코일(170)에 인가되는 전기적 신호는 교번 전류(交番電流)일 수 있다. 교번 전류는 진동모터의 외부에서 생성되어 입력되는 신호일 수도 있고, 진동모터가 포함하는 ASIC에서 생성되는 신호일 수도 있다. 교번 전류가 입력됨에 따라 코일(170)에는 주기적으로 방향이 변화되는 전류가 흐를 수 있다. 이에 따라 코일(170)의 내부에는 주기적으로 방향이 변화되는 자기장이 형성될 수 있다. 코일(170)에 의해 생성된 자기장은 후술할 마그네트(250)와의 상호 작용으로 회전자(200)를 회전시킬 수 있다.

복수의 권선 코일(170)에 있어서, 각각의 권선 코일(170)에는 서로 동일한 방향의 교번 전류가 인가될 수 있다. 이러한 경우 각각의 권선 코일(170)에는 서로 동일한 방향의 자기장이 서로 동일한 주기로 형성되게 된다. 또한, 복수의 권선 코일(170)에 있어서, 각각의 권선 코일(170)에는 서로 다른 방향의 교번 전류가 인가될 수도 있다. 이러한 경우 각각의 권선 코일(170)에는 서로 다른 방향의 자기장이 서로 동일한 주기로 형성되게 된다. 각각의 권선 코일(170)에 인가되는 교번 전류의 방향은 마그네트(250)의 착자 형태 및 코일(170)과 마그네트(250)의 배치 관계에 따라 달라질 수 있다.

도 1과 도 3을 함께 참조하여, 회전자(200)에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자 및 케이스의 저면도이다. 도 3은 케이스 내부에 홀더, 마그네트 및 탄성체가 결합된 것을 아래 방향에서 바라본 저면도이다. 도 3에서는 브라켓, 샤프트, 회로 기판 및 코일은 도시되지 않는다.

회전자(200)는 베어링(210), 홀더(230) 및 마그네트(250)를 포함한다. 회전자(200)는 샤프트(130)에 회전 가능하게 결합된다. 회전자(200)는 코일(170)과 마그네트(250) 상호 간의 전자기력에 의해 샤프트(130)를 축으로 하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

베어링(210)은 샤프트(130)의 외주면에 삽입되어 샤프트(130)를 기준으로 하여 회전할 수 있도록 결합된다.

홀더(230)는 베어링(210) 외주면에 결합된다. 홀더(230)는 중심부에 샤프트(130)가 관통하는 관통홀을 구비할 수 있다. 홀더(230)는 베어링(210)을 중심으로 하는 원통형 또는 중심에 관통홀을 구비하는 환형의 통형으로 형성될 수 있다. 홀더(230)의 상면은 케이스(111)의 상면과 대향하고, 하면은 브라켓(113) 및 코일(170)과 대향하며, 측면은 케이스(111)의 측면과 대향하도록 배치될 수 있다. 그러나 홀더(230)는 케이스(111), 브라켓(113) 및 코일(170)과 직접 접촉되지 않은 상태로 배치되는 것이 바람직하다.

홀더(230)에는 마그네트 결합부 및 탄성체 결합부(233)가 형성될 수 있다.

마그네트 결합부는 마그네트(250)가 코일(170)과 대향하게 배치되도록 형성된다. 구체적으로 마그네트 결합부는 홀더(230)의 하면에 형성될 수 있다. 마그네트 결합부는 마그네트(250)의 적어도 일부가 내부에 삽입되어 결합될 수 있도록 홀더(230)의 하면에 형성된 홈 형태로 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 마그네트(250)가 환형으로 형성된 경우 홀더(230)도 그에 대응되는 형태로 형성될 수 있다.

탄성체(300)의 일단(301)은 회전자(200)에 결합되고, 타단(303)은 하우징(110)에 결합된다. 홀더(230)에는 탄성체(300)의 일단(301)이 결합되는 탄성체 결합부(233)가 형성될 수 있다. 구체적으로 탄성체 결합부(233)는 홀더(230)의 측면에 형성될 수 있다. 탄성체 결합부(233)는 탄성체(300)의 일단(301)이 삽입되어 결합될 수 있도록 홈 형태로 형성될 수 있다.

홀더(230)는 금속성 재질로 형성되어 마그네트(250)의 요크로 기능할 수 있다. 또한, 홀더(230)는 텅스텐 등 비중이 큰 재질로 형성되어 회전자(200)의 중량체로 기능할 수 있다. 이러한 경우, 홀더(230)는 샤프트(130)를 중심으로 하여 중량이 일 측으로 편중되게 형성될 수 있다. 이러한 경우 회전자(200)의 회전에 따른 진동력을 증가시킬 수 있다. 경우에 따라서 홀더(230)에는 별도의 중량체가 결합될 수 있다. 중량체는 회전자(200)의 중량을 증가시켜 충분한 진동량을 발생시킬 수 있다.

마그네트(250)는 회전자(200)에 결합된다. 마그네트(250)는 코일(170)과 대향하도록 배치될 수 있다. 구체적으로 마그네트(250)는 회전자(200)의 하면에서 하방으로 향하도록 배치되어 브라켓(113)의 상면에서 상방을 향하도록 배치된 코일(170)과 대향한다.

마그네트(250)가 코일(170)과 대향하는 면은 이웃하는 부분과 서로 다른 극성으로 착자되어 구분되는 둘 이상의 부분을 포함할 수 있다. 마그네트(250)는 예를 들어, 서로 분리된 둘 이상의 마그네트(250)를 포함할 수도 있다. 또한, 마그네트(250)는 예를 들어, 일체로 형성되나 코일(170)과 대향하는 면이 이웃하는 부분과 서로 다른 극성으로 착자되어 구분되는 둘 이상의 부분을 포함할 수도 있다.

마그네트(250)의 코일(170)과 대향하는 면에 있어서, 극성으로 구분되는 부분은 이웃하는 부분과 극성이 서로 교차되도록 배치될 수 있다. 즉, N극으로 착자된 부분과 이웃하는 부분은 S극으로 착자되고, S극으로 착자된 부분과 이웃하는 부분은 N극으로 착자된 형태일 수 있다.

또한, 마그네트(250)의 코일(170)과 대향하는 면의 극성으로 구분되는 부분은 코일(170)의 개별 권선 코일(170)과 대응하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 마그네트(250)의 극성으로 구분되는 부분의 개수는 코일(170)의 개별 권선 코일(170)의 개수와 동일하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면 코일(170)의 개별 권선 코일(170)이 4개인 경우 마그네트(250)의 코일(170)과 대향하는 면도 4개로 구분되도록 형성될 수 있다. 그러나 도 3에 도시된 마그네트(250)의 착자 형태는 예시적인 것이 불과하고, 마그네트(250)의 착자 형태는 코일(170)과의 배치 관계, 코일(170)에 인가되는 교번 전류의 방향 등에 따라 달라질 수 있다.

도 1과 도 4를 함께 참조하여, 고정자(100)와 회전자(200)의 결합 형태에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 브라켓, 샤프트, 회로 기판, 코일, 마그네트, 홀더, 탄성체 및 케이스가 결합된 것을 상방에서 바라본 투시평면도이다. 도 4에는 케이스의 상면은 도시되지 않았고, 다른 구성에 의해 가려진 구성의 일부는 점선으로 표시하였다.

회로 기판(150), 코일(170), 마그네트(250) 및 홀더(230)는 상방에서 봤을 때, 샤프트(130)를 중심으로 하여 적어도 샤프트(130) 주변의 중심부가 서로 오버랩되도록 배치된다. 그리고 코일(170)과 마그네트(250)는 서로 이격되도록 배치된다.

회전자(200)에 외력이 가해지지 않아 일 방향으로 회전되지 않은 상태에서, 극성으로 구분되는 마그네트(250)의 부분들은 서로 다른 개별 권선 코일(170) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.

코일(170)에 전기 신호가 인가되어 자기장이 발생하면, 마그네트(250)와의 상호 작용에 의해 회전자(200)가 회전하게 된다. 코일(170)에 교번 전류가 인가되어 자기장의 방향이 주기적으로 변화하면, 마그네트(250)에 가해지는 외력의 방향도 주기적으로 변화하게 된다. 이에 따라 회전자(200)는 샤프트(130)를 중심으로 시계 방향과 반시계 방향으로 회전하는 것을 반복하게 된다. 이에 따라 진동이 발생된다.

도 1과 도 4 내지 도 6을 함께 참조하여, 탄성체(300)에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 일 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 도 5의 일 방향의 반대 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다.

탄성체(300)는 일단(301)이 회전자(200)에 결합되고, 타단(303)이 하우징(110)과 결합되도록 형성된다. 구체적으로 탄성체(300)의 일단(301)은 회전자(200)의 탄성체 결합부(233)에 결합되고 타단(303)은 하우징(110)의 탄성체 결합부(119)에 결합된다.

탄성체(300)는 일단(301)에서 타단(303)까지 시계 방향 또는 반시계 방향 중 일 방향으로 만곡된 형태를 가진다. 도 4 내지 도 6에서는 탄성체(300)가 일단(301)에서 타단(303)까지 시계 방향으로 만곡된 형태로 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 탄성체(300)의 일단(301) 및 타단(303)은 탄성체 결합부(119, 233)에 삽입되어 고정 결합될 수 있도록 절곡된 형태로 형성될 수 있다.

탄성체(300)는 회전자(200)의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성된다. 탄성체(300)는 케이스(111)의 측면 부근에서 만곡되어 연장되면서, 회전자(200)의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸게 된다. 탄성체(300)는 회전자(200)의 측면 둘레 중 적어도 절반의 둘레 이상을 둘러싸도록 형성되는 것이 바람직하다. 탄성체(300)는 회전자(200)의 측면과 반드시 접촉되면서 둘러싸는 것은 아니다. 회전자(200)에 외력에 가해지지 않은 상태에서 탄성체(300)는 일단(301) 부분만 회전자(200)에 접촉되고, 나머지 부분은 회전자(200)와 이격되도록 형성될 수 있다.

회전자(200)에 외력이 가해지지 않은 상태에서, 회전자(200)의 탄성체 결합부(233)와 하우징(110)의 탄성체 결합부(119)는 샤프트(130)를 중심으로 30° 내지 150°의 각도로 위치할 수 있다. 이는 회전자(200)에 외력이 가해지지 않은 상태에서, 회전자(200)의 일단(301)과 타단(303)이 샤프트(130)를 중심으로 30° 내지 150°의 각도가 되도록 형성된다는 것을 의미한다. 도 4 내지 도 6에는 상기 각도가 90°로 위치하는 것으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것이며 당업자의 설계에 따라 달라질 수 있다.

탄성체(300)는 일단(301)과 타단(303) 사이에서 회전자(200)의 측면을 둘러싸는 우호(優弧, major arc)와 유사한 형상으로 형성된다. 우호란 원을 둘로 나눴을 때 큰 쪽의 호를 의미한다. 우호는 중심각이 180° 이상이 된다. 따라서 탄성체(300)는 회전자(200)의 탄성체 결합부(233)에서 하우징(110)의 탄성체 결합부(119)까지 회전자(200)의 측면 둘레를 가까운 방향으로 둘러싸는 것이 아니라 먼 방향으로 둘러싸도록 형성된다. 따라서 회전자(200)의 탄성체 결합부(233)와 하우징(110)의 탄성체 결합부(119)가 샤프트(130)를 기준으로 90° 각도로 위치하는 경우, 탄성체(300)는 중심각이 270°인 우호와 유사한 형상으로 형성된다. 그러나 탄성체(300)는 정확한 호(弧, arc)형으로 형성되는 것은 아니고, 나선형 곡선의 일부를 이루는 것과 더욱 유사하게 형성된다.

탄성체(300)는 외력에 의해 만곡된 정도가 변화되면, 외력이 가해지지 않은 초기 상태의 만곡된 정도로 복원되려는 복원력을 발생시킨다.

탄성체(300)는 회전자(200)가 탄성체(300)가 일단(301)에서 타단(303)까지 만곡된 방향의 반대 방향으로 회전함에 따라 만곡되는 정도가 증가된다.

구체적으로, 도 4와 같이 탄성체(300)가 일단(301)에서 타단(303)까지 시계 방향으로 만곡된 형태를 예시로 설명하도록 한다. 도 5는 도 4의 진동모터에 있어서 회전자(200)가 외력에 의해 초기 상태보다 반시계 방향으로 회전한 것을 도시한 평면도이다. 도 5에 도시된 것과 같이, 회전자(200)가 초기 상태보다 반시계 방향으로 회전한 경우 탄성체(300)는 시계 방향으로 만곡된 정도가 증가된다. 이러한 상태에서 탄성체(300)는 초기 상태보다 회전자(200)의 측면과 접촉되는 면적이 증가된다. 회전자(200)가 반시계 방향으로 점진적으로 회전함에 따라 탄성체(300)는 시계 방향으로 만곡되는 정도가 점진적으로 증가하고, 탄성체(300)가 회전자(200)의 측면과 접촉되는 면적이 점진적으로 증가된다.

또한, 탄성체(300)는 회전자(200)가 탄성체(300)의 만곡 방향과 동일 방향으로 회전함에 따라 만곡되는 정도가 감소한다.

도 6은 도 4의 진동모터에 있어서 회전자(200)가 외력에 의해 초기 상태보다 시계 방향으로 회전한 것을 도시한 평면도이다. 도 6에 도시된 것과 같이, 회전자(200)가 시계 방향으로 회전한 경우 탄성체(300)는 시계 방향으로 만곡된 정도가 감소된다. 회전자(200)가 초기 상태보다 반시계 방향으로 회전되어 탄성체(300)가 회전자(200)의 측면과 접촉되어 있다면, 회전자(200)가 다시 시계 방향으로 회전됨에 따라 탄성체(300)와 회전자(200)의 측면의 접촉 면적이 감소된다. 회전자(200)가 시계 방향으로 점진적으로 회전함에 따라 탄성체(300)는 시계 방향으로 만곡되는 정도가 점진적으로 감소하고, 탄성체(300)가 회전자(200)의 측면과 접촉되는 면적도 점진적으로 감소할 수 있다.

코일(170)에 교번 전류가 인가됨에 따라, 회전자(200)는 시계 방향과 반시계 방향으로 회전하는 것을 반복하고, 이에 따라 탄성체(300)의 만곡 정도도 주기적으로 변하게 된다. 이에 따라 진동이 발생한다.

탄성체(300)는 복수 개가 형성될 수 있다. 복수의 탄성체(300)는 각각의 일단(301)이 회전자(200)의 서로 다른 부분에 결합되고, 각각의 타단(303)이 하우징(110)의 서로 다른 부분에 결합된다.

복수의 탄성체(300)는 샤프트(130)를 기준으로 서로 대칭으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 복수의 탄성체(300)의 일단(301)이 각각 회전자(200)와 결합되는 부분은 샤프트(130)를 기준으로 대칭일 수 있다. 또한, 복수의 탄성체(300)의 타단(303)이 각각 하우징(110)과 결합되는 부분은 샤프트(130)를 기준으로 대칭일 수 있다. 따라서 일 탄성체(300)를 샤프트(130)를 기준으로 회전시키면 다른 탄성체(300)와 동일하게 배치될 수 있다. 또한, 복수의 탄성체(300)는 샤프트(130)를 중심으로 균일한 간격으로 배치된다.

예를 들어, 도 4 내지 도 6에 도시된 것과 같이 탄성체(300)가 2개인 경우 일 탄성체(300)를 샤프트(130)를 중심으로 180° 회전시키면 다른 탄성체(300)와 겹쳐지게 된다. 또한, 다른 예시적인 형태로서 탄성체(300)가 3개인 경우 일 탄성체(300)를 샤프트(130)를 중심으로 120° 회전시키면 다른 탄성체(300)와 겹쳐지게 된다. 그리고 일 탄성체(300)를 샤프트(130)를 중심으로 추가로 120° 회전시키면 또 다른 탄성체(300)와 겹쳐지게 된다.

이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 진동모터에 대해 설명한다. 본 실시예를 설명하는데 있어서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 것과 다른 점을 중심으로 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자(100) 일부의 평면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자(200) 및 케이스(111)의 저면도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다.

도 7과 도 8을 함께 참조하여, 코일(170)의 배치 형태에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 코일(170)은 브라켓(113) 상부에서 샤프트(130)를 중심으로 일측으로 편중되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 코일(170)은 브라켓(113) 상부에서 샤프트(130)를 중심으로 하는 원의 반원 부분에만 배치될 수 있다.

도 7과 도 9를 함께 참조하여, 마그네트(250)의 배치 형태에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 마그네트(250)는 회전자(200)의 하면에 배치될 수 있다. 마그네트(250)는 샤프트(130)를 중심으로 일측으로 편중되게 배치될 수 있다. 마그네트(250)는 코일(170)이 샤프트(130)를 중심으로 편중되게 배치된 경우, 코일(170)에 대응되는 위치에 마찬가지로 편중되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 마그네트(250)는 홀더(230)의 하면에 있어서 샤프트(130)를 중심으로 하는 원의 반원 부분에만 배치될 수 있다. 경우에 따라서 중량체도 홀더(230)에 있어서 마그네트(250)와 동일한 측에 편중되어 배치될 수 있다. 이에 따라 회전자(200)는 전체적인 질량의 중심이 샤프트(130)를 중심으로 일측으로 쏠리게 되고, 이러한 회전자(200)가 회전함에 따라 진동량이 더욱 증가할 수 있다.

도 10을 참조하여, 본 발명의 코일(170)과 마그네트(250)의 결합 형태에 대해 설명하도록 한다. 편중되게 배치된 코일(170)과 마그네트(250)는 외력이 가해지지 않은 초기 상태에서 서로 대향되어 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 진동 모터의 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: 고정자 110: 하우징
111: 케이스 113: 브라켓
115: 삽입구 117: 지지편
119: 탄성체 결합부 130: 샤프트
150: 회로 기판 151: 몸체
153: 인출부 155: 도체 패턴
157: 단자 170: 코일
200: 회전자 210: 베어링
230: 홀더 231: 마그네트 결합부
233: 탄성체 결합부 250: 마그네트
300: 탄성체 301: 일단
303: 타단

Claims (15)

1. 내부 공간을 형성하는 하우징, 일단이 상기 하우징의 하면에 결합되는 샤프트 및 상기 하우징의 내부에 배치되는 코일을 포함하는 고정자;
   홀더 및 상기 홀더에 결합되고 상기 코일과 대향하는 마그네트를 포함하고, 상기 샤프트에 회전 가능하게 결합된 회전자; 및
   일단은 상기 회전자의 측면에 결합되고 타단은 상기 하우징의 측면에 결합되며, 상기 회전자의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 탄성체를 포함하고,
   상기 탄성체는,
   상기 일단에서 상기 타단까지 시계 방향 또는 반시계 방향 중 일 방향으로 만곡된 형태로, 외력이 가해지지 않았을 때 상기 샤프트를 중심으로 상기 회전자의 측면 둘레를 둘러싸는 나선형 형상으로 형성되고,
   외력에 의해 만곡된 정도가 변화되면, 외력이 가해지지 않은 상태의 만곡된 정도로 복원되려는 복원력을 발생하고,
   상기 회전자가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전하면 만곡된 정도가 증가하고, 상기 회전자가 상기 일 방향과 동일한 방향으로 회전하면 만곡된 정도가 감소하고,
   상기 회전자가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전함에 따라 상기 회전자의 측면과의 접촉면이 점진적으로 증가하게 되는 진동모터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 탄성체는 제1 탄성체 및 제2 탄성체를 포함하고,
   상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 일단이 각각 상기 회전자와 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이고,
   상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 타단이 각각 상기 하우징과 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭인 진동모터.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 탄성체는 복수 개가 형성되는 진동모터.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 탄성체는 복수 개가 형성되고,
   상기 복수의 탄성체의 일단이 각각 상기 회전자와 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이고,
   상기 복수의 탄성체의 타단이 각각 상기 하우징과 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭인 진동모터.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 복수의 탄성체는 각각의 일단에서 타단까지 동일한 회전 방향으로 만곡되어 형성되는 진동모터.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 코일에는 교번 전류(交番 電流)가 인가되고,
   상기 회전자는 상기 코일에 전류가 인가되면 상기 샤프트를 축으로 하여 시계 방향과 반시계 방향으로 반복하여 회전하는 진동모터.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 회전자가 반복하여 회전함에 따라 상기 탄성체가 만곡된 정도가 반복적으로 변화하는 진동모터.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 마그네트는 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중되게 배치되는 진동모터.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 코일은 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중되게 배치되는 진동모터.
10. 제1 항에 있어서,
    일단은 상기 코일과 연결되고, 타단은 상기 하우징의 외부에 위치하여 상기 코일에 신호를 인가하는 회로 기판을 더 포함하는 진동모터.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 회전자는 상기 샤프트의 외주면에 삽입된 베어링을 더 포함하는 진동 모터.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 회전자는 중량체를 더 포함하는 진동모터.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 홀더는 요크로서 기능하는 진동모터.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중된 중량을 가지는 진동모터.
15. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 우호(優弧, major arc)의 형태로 형성되는 진동모터.
    

Images