KR101969438B1

KR101969438B1 - 선형진동모터

Info

Publication number: KR101969438B1
Application number: KR1020120127566A
Authority: KR
Inventors: 전영재
Original assignee: 주식회사 엠플러스
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2019-04-16
Also published as: US20140132089A1; CN103812297A; KR20140061586A

Abstract

본 발명은 선형진동모터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 선형진동모터는 요크를 통해 마그넷을 내부중심부에 배치하고 상기 마그넷을 중심으로 중량체 및 코일을 배치하는 종래의 자기회로시스템을 개선하여 중량체를 내부중심부에 배치하고, 상기 중량체를 중심으로 마그넷과 코일을 수평 배치함으로써, 요크의 삭제를 통해 상기 내부공간을 최대한 확보할 수 있어 상기 마그넷의 부피증가가 용이하여 전자기력의 극대화가 가능하고, 이를 통해 응답속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

선형진동모터{LINEAR VIBRATION MOTOR}

본 발명은 선형진동모터에 관한 것이다.

선형진동모터는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로써, 통상 휴대용 단말기에 탑재되어 무음의 착신신호를 발생시켜 타인에게 외부음향에 의한 피해가 가는 것을 방지토록 하고 있다.

즉 상기 선형진동모터는 모터의 회전원리를 이용하는 것이 아닌 스프링과 상기 스프링에 매달린 운동부를 이용하여 결정되는 공진주파수를 갖는 전자기력으로 가진(Excitation)되어 진동을 발생시키게 된다.

이때 상기 스프링은 상수 K값을 갖게 되며, 운동부의 질량 m과 함께 선형진동모터의 공진주파수 Fn을 결정하게 된다. 또한 상기 스프링은 운동부의 선형운동이 용이하도록 나선형으로 형성되어 통상 케이스(Case)에 구비되며, 상기 운동부를 탄성 지지하고 있다가 진동발생시 이를 외부(Set)에 전달하게 된다.

한편 종래의 선형진동모터는 (특허문헌 1)에 개시되어 있다. 즉 상기 (특허문헌 1)에 따르면, 종래의 선형진동모터는 베이스플레이트와 케이스 사이에 마그넷(Magnet), 요크(Yoke) 및 질량체(Weight)를 포함하는 운동부를 상하운동 가능하게 배치하고, 상기 마그넷과 대응하는 위치의 기판상에 코일(Coil)을 배치하여 자기회로시스템을 구성함으로써, 일정한 주파수를 갖는 직류 또는 교류전류의 인가시 공진점에서 최대 변위가 발생하여 기계적 진동을 유발하고 있다.

그러나 상기 (특허문헌 1)을 포함하여 종래의 선형진동모터는 코일과의 자기상호작용으로 전자기력을 발생시키는 마그넷이 운동부의 중앙에 위치함에 따라 부피의 증가에 한계가 있으며, 특히 상기 마그넷을 요크에 내부에 배치하고 있어 상기 요크의 크기만큼 부피가 줄어들고 있다. 따라서 줄어든 마그넷의 부피만큼 전류의 인가시 운동부를 진동시키기 위한 응답속도 역시 저하되는 문제점이 발생하고 있다.

즉 응답속도를 향상시키기 위해서는 자기회로시스템을 개선하여 전자기력을 높이는 방법이 효과적이나, 상기 (특허문헌 1)을 포함하여 종래의 선형진동모터는 운동부의 구조상, 그리고 상기 선형진동모터의 내부공간의 제약으로 전자기력을 높이는데 어려움이 있다.

KR

2005-0083528

A

따라서 본 발명은 상기 (특허문헌 1)을 포함하여 종래 선형진동모터의 문제점인 전자기력을 높이는데 한계가 있고, 이로 인한 응답속도 향상의 어려움을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 관점은, 자기회로시스템을 개선하여 응답속도를 용이하게 향상시킬 수 있도록 한 선형진동모터를 제공하는 데 있다.

상기 관점을 달성하기 위해,

본 발명의 실시 예에 따른 선형진동모터는 브래킷 및 상기 브래킷에 조립되어 내부공간을 형성하는 케이스를 포함하는 고정자;

상기 고정자에 구비된 탄성체에 의해 상기 내부공간의 중심부에 상하운동 가능하게 배치된 중량체를 포함하는 진동자; 및

상기 중량체와 고정자의 각 측면에 구비되어 중량체를 중심으로 수평방향으로 배치된 마그넷과 코일을 포함하는 전기자;

를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 선형진동모터에 있어서, 상기 마그넷은 중량체에 구비되고, 상기 코일은 고정자에 구비될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 선형진동모터에 있어서, 상기 코일은 중량체에 구비되고, 상기 마그넷은 고정자에 구비될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 선형진동모터에 있어서, 상기 탄성체는 한 쌍의 코일스프링으로 구성되어 중량체의 상,하면과 고정자 사이에 배치될 수 있다.

한편 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선형진동모터는 브래킷 및 상기 브래킷에 조립되어 내부공간을 형성하는 케이스를 포함하는 고정자;

상기 고정자에 구비된 탄성체에 의해 상기 내부공간의 중심부에 상하운동 가능하게 배치되며, 측면에 결합부가 형성된 중량체를 포함하는 진동자; 및

를 포함한다.

또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선형진동모터에 있어서, 상기 결합부는 중량체의 측면 하부에 형성되거나, 상기 중량체의 측면 상부 및 하부에 각각 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선형진동모터에 있어서, 상기 마그넷은 중량체에 구비되고, 상기 코일은 고정자에 구비될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선형진동모터에 있어서, 상기 코일은 중량체에 구비되고, 상기 마그넷은 고정자에 구비될 수 있다.

한편 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선형진동모터는 브래킷 및 상기 브래킷에 조립되어 내부공간을 형성하는 케이스를 포함하는 고정자;

상기 고정자에 구비된 탄성체에 의해 상기 내부공간의 중심부에 상하운동 가능하게 배치되며, 측면에 결합부가 형성되고, 상,하면에 상기 탄성체 결합용 변위부가 형성된 중량체를 포함하는 진동자; 및

를 포함한다.

또한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선형진동모터에 있어서, 상기 결합부는 중량체의 측면 하부에 형성되거나, 상기 중량체의 측면 상부 및 하부에 각각 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선형진동모터에 있어서, 상기 마그넷은 중량체에 구비되고, 상기 코일은 고정자에 구비될 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선형진동모터에 있어서, 상기 코일은 중량체에 구비되고, 상기 마그넷은 고정자에 구비될 수 있다.

이러한 해결 수단들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 마그넷을 내부공간의 중심부에 배치하는 종래의 자기회로시스템을 개선하여 상기 내부공간의 중심부에 중량체를 배치하고, 상기 중량체를 중심으로 마그넷과 코일을 수평방향으로 배치함으로써, 상기 마그넷의 부피증가가 용이하여 전자기력의 극대화가 가능하고, 이를 통해 응답속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 중량체가 종래의 요크의 기능을 대신할 수 있어 상기 요크의 삭제로 인한 부품의 감소 및 구조의 단순화를 통해 내부공간을 최대한 확보할 수 있게 됨으로써, 마그넷의 부피 증가에 유리한 측면이 있다.

한편 상기 중량체의 측면에 결합부가 형성되어 마그넷 또는 코일을 선택적으로 구비토록 함으로써, 이를 조립하기 위한 공정의 단순화가 가능하고, 이에 따른 제조비용의 절감효과가 있다.

다른 한편으로 종래의 판 스프링을 대신하여 코일스프링을 탄성체로 채택하고 이를 상기 중량체의 상,하면에 배치함으로써, 상기 탄성체가 내부공간에서 차지하는 점유율을 최소화할 수 있어 내부공간의 최대한 확보가 가능하고, 이에 따른 마그넷의 부피 증가가 더욱 유리하다.

도 1 내지 2는 본 발명의 실시 예에 따른 선형진동모터를 나타내 보인 단면도.
도 3 내지 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선형진동모터를 나타내 보인 단면도.
도 5 내지 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선형진동모터를 나타내 보인 단면도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어 지는 이하의 구체적인 내용과 실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 선형진동모터(Linear vibration motor)는 브래킷(Bracket) 및 상기 브래킷에 조립되는 케이스(Case)에 의해 형성되는 내부공간을 최대한 확보하여 자기회로시스템을 구성하는 마그넷(Magnet)의 부피를 증가시켜 코일(Coil)과의 자기상호작용을 통해 발생하는 전자기력을 극대화하고, 이를 통해 응답속도를 향상시키기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 선형진동모터는 고정자(Stator)로, 브래킷 및 케이스를 포함하고, 상기 케이스를 브래킷에 조립하여 내부공간을 형성하게 된다. 그리고 상기 내부공간에 구비되는 탄성체에 의해 상하운동하면서 기계적 진동을 발생시키는 진동자로써, 상기 내부공간의 중심부에 배치되는 중량체를 포함한다.

또한 상기 진동자(Vibration part)를 전자기력으로 가진(Excitation)시켜 진동을 발생시키기 위한 전기자(Armature)로써, 마그넷(Magnet) 및 코일(Coil)을 포함하고, 상기 마그넷과 코일을 중량체(Weight)와 고정자의 각 측면에 구비시켜 상기 중량체를 중심으로 수평방향으로 서로 대면토록 배치하게 된다. 이때 상기 코일에는 회로기판(Printed circuit board)이 연결되어 일정한 주파수를 갖는 직류 또는 교류전류를 인가하게 된다.

여기서 상기 마그넷과 코일은 중량체에 마그넷이 구비되고, 이와 대면토록 고정자에 코일이 구비되어 수평방향으로 배치될 수 있으며, 반대로 상기 중량체에 코일이 구비되고, 이와 대면토록 상기 고정자에 마그넷이 구비되어 수평방향으로 배치되어도 무방하다.

따라서 상기 중량체가 종래의 요크(Yoke)를 대신하여 마그넷 또는 코일이 내부공간에 배치되도록 함으로써, 상기 내부공간을 최대한 확보할 수 있으며, 이에 따른 내부구조의 단순화를 통해 마그넷의 부피를 최대화할 수 있어 전자기력을 극대화하게 된다.

또한 상기 내부공간을 최대한 확보하기 위한 방안으로, 내부공간에 구비되어 탄성체를 상하운동시키는 탄성체를 종래의 판 스프링 대신 한 쌍의 코일스프링(Coil Spring)으로 구성하고, 상기 한 쌍의 코일스프링을 상기 내부공간의 중앙부, 즉 중량체의 상,하면과 고정자 사이에 배치하게 된다.

한편 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선형진동모터는 앞선 실시 예에서 전술한 고정자, 진동자 및 전기자를 포함하면서, 중량체(Weight)의 측면에 결합부를 형성하고, 상기 결합부를 통해 마그넷(Magnet)을 상기 중량체에 결합하여 코일(Coil)을 내부공간의 외곽으로 배치하거나, 상기 중량체에 코일을 권취하여 마그넷을 내부공간의 외곽으로 배치하게 된다.

이때 상기 결합부는 중량체의 측면 하부에 형성되거나 상기 중량체의 측면 상,하부에 각각 형성되며, 이를 통해 마그넷 또는 코일을 구조적으로 고정할 수 있으며, 이에 따라 조립공정의 단순화가 가능하다.

한편 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선형진동모터는 앞선 다른 실시 예에서 전술한 고정자, 진동자 및 전기자를 포함하면서, 중량체(Weight)의 상,하면에 변위부가 형성된다. 따라서 상기 변위부를 통해 코일스프링을 탄성체로 채택하는데 따른 탄성력을 보상할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 2에서 보듯이, 상기 고정자(110)는 브래킷(111)을 베이스(Base)로 하여 상부에 케이스(112)를 조립함으로써, 진동자(120) 및 전기자(130)를 내부에 수용하게 된다. 그리고 상기 브래킷(111)과 케이스(112)의 중앙부에 각각 탄성체(140)로써, 통상의 코일스프링(Coil spring)을 결합하고, 상기 한 쌍의 탄성체(140) 사이에 중량체(121)를 배치하게 된다.

상기 케이스(112)는 브래킷(111)에 조립되는 일면이 개방된 원통형으로 형성되어 상기 브래킷(111)의 상부에 조립됨으로써, 선형진동모터(100)에 내부에 공간을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 내부공간(110a)에 중량체(121)를 포함하는 진동자(120) 및 마그넷(131)과 코일(132)을 포함하는 전기자(130)가 수평 배치된다.

상기 중량체(121)는 전기자(130)에 의한 자기장 형성시 일정한 질량을 용이하게 부가할 수 있도록 텅스텐(Tungsten)을 포함하는 금속재질을 이용하여 형성되며, 상기 중량체(121)의 상,하면에 각각 탄성체(140)의 일단을 스폿 용접(Spot welding)하는 방법으로 고정하게 된다.

상기 전기자(130)는 마그넷(131)을 내부공간(110a)의 대부분을 차지할 수 있는 크기의 도넛형으로 형성한 후 중량체(121)의 측면에 결합하고, 상기 마그넷(131)과 대면하도록 케이스(112)의 측면 내측에 코일(132)을 권취하는 방식으로 실시하게 된다. 그리고 상기 코일(132)의 하부에 회로기판(113)으로써, 연성회로기판(Flexible printed circuit board: FPCB)을 연결하여 전류를 인가하게 된다.

도 2에서 보듯이, 다른 한편으로 상기 전기자(130)는 중량체(121)의 측면에 코일(132)을 권취하고, 상기 코일(132)과 대면하도록 마그넷(131)을 케이스(112)의 측면 내측에 결합하는 방식으로도 실시 가능하다.

여기서 상기 중량체(121)에 구비되는 전기자(130)는 상기 중량체(121)가 상하운동하면서 진동을 발생시키고 있음을 감안하여 그 높이를 형성하게 되며, 통상 상기 중량체(121)의 상,하면과 동일선상을 갖도록 형성하게 된다.

이하, 본 발명의 다른 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 4에서 보듯이, 상기 고정자(210)는 브래킷(211)을 베이스(Base)로 하여 상부에 케이스(212)를 조립함으로써, 진동자(220) 및 전기자(230)를 내부에 수용하게 된다. 그리고 상기 브래킷(211)과 케이스(212)의 중앙부에 각각 탄성체(240)로써, 통상의 코일스프링(Coil spring)을 결합하고, 상기 탄성체(240) 사이에 중량체(221)를 배치하게 된다.

상기 케이스(212)는 브래킷(211)에 조립되는 일면이 개방된 원통형으로 형성되어 상기 브래킷(211)의 상부에 조립됨으로써, 선형진동모터(200)에 내부에 공간을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 내부공간(210a)에 중량체(221)를 포함하는 진동자(220) 및 마그넷(231)과 코일(232)을 포함하는 전기자(230)가 수평 배치된다.

상기 중량체(221)는 전기자(230)에 의한 자기장 형성시 일정한 질량을 용이하게 부가할 수 있도록 텅스텐(Tungsten)을 포함하는 금속재질을 이용하여 형성되며, 상,하면에 탄성체(240)의 일단을 스폿 용접(Spot welding)하는 방법으로 고정하게 된다.

또한 상기 중량체(221)는 측면 하부를 돌출시켜 결합부(222)를 형성하거나 상기 결합부(222)로써, 중량체(221)의 측면 상,하부를 돌출시켜 형성하게 되며, 상기 결합부(222)를 통해 마그넷(231) 또는 코일(232)을 결합하게 된다.

즉 일례로써, 상기 마그넷(231)을 내부공간(210a)의 대부분을 차지할 수 있는 크기의 도넛형으로 형성한 후 그 내경을 결합부(222)와 대응하는 형상으로 형성하여 중량체(221)의 측면에 결합하게 된다. 그리고 상기 마그넷(231)과 대면토록 코일(232)을 내부공간(210a)의 외곽, 즉 케이스(212)의 측면 내측에 권취하게 되며, 하부에 회로기판(213)으로써, 연성회로기판(Flexible printed circuit board: FPCB)을 연결하여 전류가 인가토록 하게 된다.

여기서 상기 중량체(221)의 측면에 구비되는 전기자(230)는 상기 중량체(221)가 상하운동하면서 진동을 발생시키고 있음을 감안하여 그 높이를 형성하게 되며, 통상 상기 중량체(221)의 상,하면과 동일선상을 갖도록 형성하게 된다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 내지 6에서 보듯이, 상기 고정자(310)는 브래킷(311)을 베이스(Base)로 하여 상부에 케이스(312)를 조립함으로써, 진동자(320) 및 전기자(330)를 내부에 수용하게 된다. 그리고 상기 브래킷(311)과 케이스(312)의 중앙부에 각각 탄성체(340)로써, 통상의 코일스프링(Coil spring)을 결합하고, 상기 탄성체(340) 사이에 중량체(321)를 배치하게 된다.

상기 케이스(312)는 브래킷(311)에 조립되는 일면이 개방된 원통형으로 형성되어 상기 브래킷(311)의 상부에 조립됨으로써, 선형진동모터(300)에 내부에 공간을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 내부공간(310a)에 중량체(321)를 포함하는 진동자(320) 및 마그넷(331)과 코일(332)을 포함하는 전기자(330)가 수평 배치된다.

상기 중량체(321)는 전기자(330)에 의한 자기장 형성시 일정한 질량을 용이하게 부가할 수 있도록 텅스텐(Tungsten)을 포함하는 금속재질을 이용하여 형성되며, 상기 중량체(321)의 상,하면에 각각 변위부(323)로써, 홈을 형성한 후 상기 변위부(323)에 탄성체(340)의 일단을 수용하여 스폿 용접(Spot welding)하는 방법으로 고정하게 된다.

또한 상기 중량체(321)는 측면 하부를 돌출시켜 결합부(322)를 형성하거나 상기 결합부(322)로써, 중량체(321)의 측면 상,하부를 각각 돌출시켜 형성하게 되며, 상기 결합부(322)를 통해 마그넷(331) 또는 코일(332)을 결합하게 된다.

즉 일례로써, 상기 마그넷(331)을 내부공간(310a)의 대부분을 차지할 수 있는 크기의 도넛형으로 형성한 후 그 내경을 결합부(322)와 대응하는 형상으로 형성하여 중량체(321)의 측면에 결합하게 된다. 그리고 상기 마그넷(331)과 대면토록 코일(332)을 내부공간(310a)의 외곽, 즉 케이스(312)의 측면 내측에 권취하게 되며, 하부에 회로기판(313)으로써, 연성회로기판(Flexible printed circuit board: FPCB)을 연결하여 전류가 인가토록 하게 된다.

여기서 상기 중량체(321)의 측면에 구비되는 전기자(330)는 상기 중량체(321)가 상하운동하면서 진동을 발생시키고 있음을 감안하여 그 높이를 형성하게 되며, 통상 상기 중량체(321)의 상,하면과 동일선상을 갖도록 형성하게 된다.

이상 본 발명을 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 선형진동모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100,200,300 - 선형진동모터 110,210,310 - 고정자
110a,210a,310a - 내부공간 111,211,311 - 브래킷
112,212,312 - 케이스 113,213,313 - 회로기판
120,220,320 - 진동자 121,221,321 - 중량체
130,230,330 - 전기자 131,231,331 - 마그넷
132,232,332 - 코일 140,240,340 - 탄성체
222,322 - 결합부 323 - 변위부

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
브래킷과, 상기 브래킷에 조립되어 내부공간을 형성하는 케이스를 포함하는 고정자;
상기 고정자에 구비된 탄성체에 의해 상기 내부공간의 중심부에 상하운동 가능하게 배치된 중량체를 포함하는 진동자; 및
상기 중량체와 고정자의 각 측면에 구비되어 중량체를 중심으로 수평방향으로 배치된 마그넷과 코일을 포함하는 전기자;
를 포함하되,
상기 중량체의 상부 및 하부에는 중량체의 다른 영역보다 더 큰 직경을 갖는 결합부가 각각 형성되어, 상기 상부 및 하부의 각 결합부 사이 영역에 상기 전기자가 삽입 고정되고,
상기 중량체의 상부 및 하부에 상기 탄성체가 각각 결합되는 중앙 영역은, 상기 중량체의 외곽 영역보다 상기 고정자로부터의 이격거리가 더 큰 변위부가 형성된 것을 특징으로 하는 선형진동모터.
삭제
청구항 9에 있어서,
상기 마그넷은 중량체에 구비되고, 상기 코일은 고정자에 구비된 것을 특징으로 하는 선형진동모터.
청구항 9에 있어서,
상기 코일은 중량체에 구비되고, 상기 마그넷은 고정자에 구비된 것을 특징으로 하는 선형진동모터.