KR102125489B1 - 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법 - Google Patents

상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직 진동자에 관한 것으로, 내부에 설치공간이 형성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 배치되는 진동체와 고정체가 구비되는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자로서, 진동체는 케이스의 내부에서 상하로 유동 가능하게 배치되며, 전자기력을 집중시키는 플레이트와, 플레이트 하측면에 고정된 방향과 세기를 가진 자기장을 발생시키는 하측 영구자석과, 플레이트 상측면에 고정된 방향과 세기를 가진 자기장을 발생시키는 상측 영구자석과, 플레이트와 하측 영구자석과 상측 영구자석의 가장자리에 결합되는 중량체 및, 설치공간의 바닥면에 설치되어 상단이 중량체의 하면을 탄성 지지하는 탄성부재가 구비되며, 고정체는 하단이 설치공간의 바닥면에 결합되고, 상단이 하측 영구자석과 플레이트와 상측 영구자석의 내부에 수직하게 위치되는 요크와, 요크의 측면에 결합되며, 외부에서 전달되는 전원에 의해 전자기력을 발생시키는 코일이 구비된다.

Description

상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법{magnetic force formation method and vertical vibration using upper and lower magnetic}
본 발명은 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정된 세기와 방향으로 고정된 세기를 가지면서 중앙에 플레이트를 두고 상측과 하측에 2개의 영구자석을 위치시켜 상하 방향으로 자기력이 발생시키고, 외부에 입력된 교번하는 전원 주파수의 전기신호에 따라 가변하는 전자기력을 발생시키는 코일을 요크에 집중시켜, 발생하는 전자기력과의 인력 및 척력에 의해 상하로 동작하면서 진동이 발생되도록 하며, 발생한 진동을 전달하는 탄성부재를 통하여 외부로 전달하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에 관한 것이다.
최근에는 스마트폰이 널리 보급되고 있으며, 이에 따라 터치스크린을 통한 다양한 방식으로 터치 기능에 진동을 결합하여 빠른 응답성을 갖춘 진동모터가 사용되고 있다.
진동모터는, 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로, 소리가 아닌 진동으로 착신상태를 알려주도록 발명된 것이 진동모터이다.
이러한 진동모터에는, 브러시를 사용한 DC 모터에 진동체를 달아서 사용하는 것이 일반적인 방식이지만, 이는 브러시를 사용함으로써 수명이 길지 못한 제한이 발생하며, 다양한 진동모드의 사용에 제한이 발생하며 현재 전면 액정을 사용하는 방식으로 전환되면서 터치에 통해서 다양한 기능을 사용함에 따라 빠른 응답특성과 긴 수명의 진동모터가 요구되는 소비자의 요구를 충족하기 어렵다.
한편, 이러한 문제점인 모터의 수명 및 응답성의 단점을 극복하고 터치스크린의 진동 기능을 구현하기 위해 많이 사용되어지는 것이 수직 진동자이다.
수직 진동자는, 모터의 회전원리가 아닌 내부에 설치된 탄성 복원력을 갖춘 탄성부재에 질량체를 결합시키고, 이를 외부에 인가되는 전원 주파수에 동기화되어 주기적으로 발생시키면서 공진을 일으키는 방식으로 진동이 발생하게 된다.
그런데, 수직 방향으로 진동하도록 설계되어 있는 수직 진동자에 대해서 다양한 진동모드와 터치 센서를 이용하기 위해서는 더욱 빠른 응답특성을 갖춘 수직 진동자가 필요하게 되고, 그에 따른 전자기력과 자기력과의 상관관계를 극대한 빠른 응답 특성을 갖춘 수직 진동자 구조가 요구된다.
본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2019-0010354호(2019년 01월 30일)가 있으며, 상기 문헌에는 진동 발생장치가 개시되어 있다.
상기와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 빠른 응답 특성을 갖도록 플레이트의 상측과 하측 영구자석을 각각 배치하고, 케이스와 브라켓을 통해서 요크의 요크 가이드와 요크 플레이트를 통해서 돌아오는 자기적 폐회로를 형성함으로써, 자기력을 집중시킬 수 있어 빠른 멈춤이 가능한 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자는, 내부에 설치공간이 형성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 배치되는 진동체와 고정체가 구비되는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자에 있어서, 상기 진동체는 상기 케이스의 내부에서 상하로 유동 가능하게 배치되며, 전자기력을 집중시키는 플레이트와, 상기 플레이트 하측면에 고정된 방향과 세기를 가진 자기장을 발생시키는 하측 영구자석과, 상기 플레이트 상측면에 고정된 방향과 세기를 가진 자기장을 발생시키는 상측 영구자석과, 상기 플레이트와 하측 영구자석과 상측 영구자석의 가장자리에 결합되는 중량체 및, 상기 설치공간의 바닥면에 설치되어 상단이 상기 중량체의 하면을 탄성 지지하는 탄성부재가 구비되며, 상기 고정체는 하단이 상기 설치공간의 바닥면에 결합되고, 상단이 상기 하측 영구자석과 플레이트와 상측 영구자석의 내부에 수직하게 위치되는 요크와, 상기 요크의 측면에 결합되며, 외부에서 전달되는 전원에 의해 전자기력을 발생시키는 코일이 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상측 영구자석의 외경은 상기 하측 영구자석의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 요크는 전자기력을 발생시키는 코일의 내측 면에 결합되는 요크 가이드 및, 상기 요크 가이드에 더 큰 직경을 갖도록 요크 플레이트로 구비될 수 있다.
또한, 상기 케이스의 하부에는 상기 설치공간의 바닥면을 형성하며, 상기 요크 가이드의 하단이 결합되도록 결합 관통홀이 상하로 관통 형성된 브라켓이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 브라켓의 상면에는 상기 코일과 결합되어 외부에서 인가되는 전원을 전달하도록 PCB가 더 결합될 수 있다.
또한, 상기 브라켓과 케이스는 전자기력이 집중된 상기 요크와 상측 영구자석과 하측 영구자석과 플레이트로 구성되어 발생하여진 자기력에 의한 자기적 폐회로 형성을 위하여 금속성 자성재료로 구비될 수 있다.
또한, 상기 요크는 상기 코일에 의해 발생한 전자기력이 집중되면서 일측 방향으로 보낼 수 있도록 금속성 자성재료로 구비될 수 있다.
또한, 상기 상측 영구자석 상측면에는 자기적 완충작용을 위해서 자성유체가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 하측 영구자석과 마주보는 상기 브라켓 상측면에는 상기 진동체의 상하 동작시 코일과의 접촉을 방지하면서 기계적 완충작용을 하는 댐퍼가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 중량체의 내부에는 상기 상측 영구자석과 하측 영구자석과 플레이트의 결합을 위해 안착 가이드면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 하측 영구자석과 마주보는 상기 브라켓 상측면에는 상기 진동체의 상하 동작시 코일과의 접촉을 방지하면서 기계적 완충작용을 하는 하측 댐퍼가 더 구비될 수 있으며, 상기 브라켓과 케이스 사이에 위치한 상기 중량체와의 사이에는 기계적으로 완충작용을 하도록 상기 상측 영구자석과 마주보는 케이스에는 상측 댐퍼가 더 구비될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 자기력 형성방법은, 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자를 이용한 자기력 형성방법으로서, 플레이트의 상측과 하측에 상측 영구자석과 하측 영구자석을 각각 위치시켜 상하 방향으로 자기력이 발생시키고, 상기 플레이트와 하측 영구자석과 상측 영구자석의 내부에 요크를 수직하게 위치시킨 후, 외부에 입력된 교번하는 전원 주파수의 전기신호에 따라 가변하는 전자기력을 발생시키는 코일을 요크의 외부에 결합시켜, 상측 또는 하측 방향에 다르게 발생된 전자기력과의 인력 및 척력에 의해 상하로 동작하면서 진동이 발생되도록 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 플레이트와 상측 영구자석 및 하측 영구자석의 가장자리에는 중량체가 상하로 이동 가능하게 결합될 수 있으며, 상기 중량체는 탄성부재에 의해 상하로 이동 가능하게 탄성 지지될 수 있다.
본 발명은 빠른 응답 특성이 가능하도록 중앙에 플레이트 사이에 상측과 하측에 영구자석을 각각 배치하고, 상측과 하측 영구자석에 대항하여 수직 방향에 케이스와 브라켓을 두고 케이스와 브라켓을 통해서 요크의 요크 가이드와 요크 플레이트를 통해서 돌아오는 자기적 폐회로를 형성하여 자기력 집중이 가능하도록 하여 빠른 응답 특성이 가능한 효과를 갖는다.
특히, 본 발명은 전원이 OFF 되면 탄성부재에 부착된 진동체는 관성력에 의해 상하로 동작하는데, 이때 진동체의 플레이트를 중심으로 상측과 하측 마그네트의 자기력은 플레이트에 집중되고, 요크에 요크 플레이트와의 자기적 평형상태를 유지 하기하면서 멈추게 되므로 빠른 멈춤이 가능하며, 전원이 ON 되면 자기적 평형상태에서 출발하므로, 설계된 동작지점 위치에 코일에 의한 전자기력과 자기력이 동작하여 상하로 빠르게 동작하므로 결론적으로 빠른 응답 특성이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법를 보여주기 위한 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법의 일부분이 노출되도록 절개시킨 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법의 결합 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에서 상측영구자석과 요크 플레이트와 플레이트를 통해서 상측 영구자석으로 돌아오는 제1자기력선과 하측 영구자석과 요크 가이드과 요크 플레이트와 플레이트를 통해서 하측 영구자석으로 돌아오는 제2자기력선을 보여주기 위한 단면도 이다.
도 5는 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에서 플레이트와 플레이트 상측면에 결합된 상측 영구자석과 플레이트 하측면에 결합된 하측 영구자석으로 구성된 진동체의 자기력선 분포와 중앙부위에 요크 가이드와 요크 플레이트로 구성된 고정체의 전자기력과의 상관관계를 이해를 돕기 위해 설명한 도면으로서, a)는 전원이 OFF 된 상태를, b)는 순 방향의 전원인가 상태를, c)는 역 방향의 전원인가 구간을 설명한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에서 브라켓의 요크와 결합되어지는 결합 관통홀을 설명한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에서 상측 영구자석과 플레이트 하측 영구자석의 결합상태를 보여주기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법의 요크를 보여주기 위한 사시도이다.
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법를 보여주기 위한 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법의 일부분이 노출되도록 절개시킨 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법의 결합 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에서 상측영구자석과 요크 플레이트와 플레이트를 통해서 상측 영구자석으로 돌아오는 제1자기력선과 하측 영구자석과 요크 가이드과 요크 플레이트와 플레이트를 통해서 하측 영구자석으로 돌아오는 제2자기력선을 보여주기 위한 단면도 이다.
도 5는 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에서 플레이트와 플레이트 상측면에 결합된 상측 영구자석과 플레이트 하측면에 결합된 하측 영구자석으로 구성된 진동체의 자기력선 분포와 중앙부위에 요크 가이드와 요크 플레이트로 구성된 고정체의 전자기력과의 상관관계를 이해를 돕기 위해 설명한 도면으로서, a)는 전원이 OFF 된 상태를, b)는 순 방향의 전원인가 상태를, c)는 역 방향의 전원인가 구간을 설명한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에서 브라켓의 요크와 결합되어지는 결합 관통홀을 설명한 도면이다.
또한, 도 7은 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법에서 상측 영구자석과 플레이트 하측 영구자석의 결합상태를 보여주기 위한 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 및 이의 자기력 형성방법의 요크를 보여주기 위한 사시도이다.
도 1 내지 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자는 진동체(300)와, 고정체(100) 및, 케이스(410)를 포함한다.
먼저, 진동체(300)는 자기장을 집중시키는 플레이트(330)와, 플레이트(330)의 하측면에 고정된 방향과 세기를 가진 자기장을 발생시키는 하측 영구자석(320)과, 플레이트(330) 상측면에 고정된 방향과 세기를 가진 자기장을 발생시키는 상측 영구자석(340)으로 결합되면서 중량체(310)와 결합되고, 중량체(310)의 진동을 전달하도록 탄성부재(200)와 결합되는 진동체(300)와, 전자기력을 발생시키는 코일(140)과, 코일(140) 내측면과 결합되는 요크(150)와, 코일(140)과 결합되어 외부 전원이 인가되는 PCB(120)와, PCB(120)의 하측면과 요크(150)와 결합되는 브라켓(110)을 포함하는 고정체(100) 및, 진동체(300)와 결합된 탄성부재(200)와 브라켓(110)과 결합되면서 내부가 비어있는 케이스(410)를 포함한다.
또한, 자기장을 집중하는 플레이트(330) 하측면에 결합되는 수직 방향의 자기장이 형성된 하측 영구자석(320)의 외경과, 플레이트(330) 상측면에 결합되는 수직 방향의 자기장이 형성된 상측 영구자석(340)의 외경이 하측 영구자석(320)의 외경보다 크게 한다.
또한, 요크(150)는 전자기력을 발생하는 코일(140)의 내측 면에 결합되도록 요크 가이드(151)와, 요크 가이드(151)보다 큰 원형의 요크 플레이트(152)로 구성한다.
또한, 코일(140)의 내측 면에 결합한 요크(150)는 코일(140)에 의해 발생한 전자기력을 집중하면서 일측 방향으로 보낼 수 있도록 하기 위해서 금속성 자성재료로 구성한다.
또한, 상측 영구자석(340) 상측면에 자기적 완충작용을 위해서 자성유체를 더 포함할 수 있으며, 하측 영구자석(320)과 마주보는 브라켓(110) 상측면에 진동체(300)의 상하 동작시 코일(140)과의 접촉을 방지하면서 기계적 완충작용을 하는 댐퍼를 포함한다.
또한, 브라켓(110)과 케이스는 전자기력이 집중된 요크(150)와 상측 영구자석(340)과 하측 영구자석(320)과 플레이트(330)로 구성되어 발생하여진 자기력에 의한 자기적 폐회로를 구성하기 위하여 금속성 자성재료로 구성할 수 있다.
또한, 중량체(310)는 상측 영구자석(340)과 하측 영구자석(320)과 플레이트(330)의 결합이 원활하도록 안착 가이드면(311)을 형성시켜 정확한 위치에 고정 결합하도록 구성될 수 있다.
또한, 브라켓(110)과 케이스(410) 사이에 위치한 중량체(310)와의 사이에는 기계적으로 완충작용을 하도록 상측 영구자석(340)과 마주보는 케이스(410)에는 상측 댐퍼(420)를 하측 영구자석(320)과 마주보는 브라켓(110)에는 하측 댐퍼(130)를 구성할 수 있다.
또한, 내부가 비어있는 케이스(410)의 중앙에는 브라켓(110)과 결합이 용이하기 위해 중심 가이드 홀이 형성될 수 있고, 브라켓(110)의 중앙에는 하측 요크 플레이트(152)와 요크 가이드(151)의 결합이 가능하도록 결합 관통홀(111)이 형성될 수 있다.
또한, 자성유체는 마이크로 사이즈로 이루어진 영구자석을 기름 또는 그리스로 구성된 매질과 혼합한 물질로써, 자기력선에 따라서 유동적으로 형태가 변형이 가능하여 완충작용이 가능한 부품으로, 상측 영구자석(340)과 결합된 상측 자성유체(350)와, 하측 영구자석(320)과 결합된 하측 자성유체(360)이 구비될 수 있다.
상측 자성유체(350)와 하측 자성유체(360)는, 플레이트(330)와 케이스(410)와 브라켓(110)에 의한 자기력선의 분포에 따라서 형태를 변경하여 자기력선이 수월하게 동작하게끔 변형이 가능하도록 구비된다.
또한, 플레이트(330)에 집중된 자기력선은 상측 영구자석(340)과 케이스(410)와 브라켓(110)을 통해서 요크 가이드(151)와 요크 플레이트(152)를 거쳐서 플레이트(330)로 돌아오는 제1자기력선과, 플레이트(330)와 하측 영구자석(320)과 브라켓(110)를 통해서 요크 가이드(151)와 요크 플레이트(152)를 거쳐서 플레이트(330)로 돌아오는 자기적인 폐회로가 형성하여 제2자기력선을 유지하여 형성된다.
이때, 외부 전원은 PCB(120)를 통해서 전자기력을 발생하는 코일(140)에 교번 전원이 인가하게 되면, 코일(140)에서 발생된 전자기력은 플레이트(330)와 상측 영구자석(340)과 하측 영구자석(320)에 의한 발생하는 자기력선과 탄성부재(200)의 탄성 복원력에 의한 힘과 코일(140)에 인가하는 교번 전원에 의한 전자기력이 바뀌면서 인력 및 척력이 발생되어 진동체(300)가 상하로 동작하게 된다.
이때, 전원이 OFF 된 정상상태 구간에서는 탄성부재(200)와 결합된 진동체(300)는 상하로 관성진동을 하게 되므로, 이를 빠르게 멈추기 위해서 자기적 폐회로 구성된 제1자기력선과 제2자기력선을 이용하여 탄성부재(200)에 결합된 진동체가 상하 동작을 못하게 함으로써, 빠른 멈춤이 가능하고, 탄성부재(200)의 탄성 복원력이 균형을 유지하는 지점에서 진동체는 초기 상태의 위치를 유지하게 된다.
도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 순 방향의 전원이 코일(140)에 인가되는 경우, 코일(140)에 의해 발생한 전자기력은 요크 가이드(151)를 거쳐서 플레이트(330)에 집중되며, 자기력이 집중된 플레이트(330)에 인력(척력)이 발생되어 진동체는 상승(하강)하게 된다.
이때, 상측 자성유체(350)는 상측 영구자석(340)과 케이스(410)의 사이에 자기력선이 유지되도록 유동적으로 형태를 변형하여 자기력선이 잘 유지되도록 하며, 하측 영구자석(320)과 결합되는 하측 자성유체(360)는 하측 영구자석(320)과 요크(150) 사이에 유동적으로 형태를 변형하여 자기력선이 잘 유지되도록 한다.
즉, 순방향이 영구자석(320)(340)과 코일(140)에 의해 발생된 전자기력에 의해서 인력과 척력에 의해 영구자석으로 이루어진 진동체(300)는 상승하게 되고, 하측 자성유체는 자유롭게 유동하면서 요크(150) 플레이트와 하측영구자석사이에 자기적 공간을 채워짐으로써 자기적 손실을 최소화 한다.
그리고, 상측 자성유체(350)는 상측 영구자석(340)과 케이스(410) 사이에 자기적 공간을 채워짐으로써, 자기적 손실을 최소화 하면서 자기적 평형을 이루는 지점에 멈추게 된다.
도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 역 방향의 전원이 코일(140)에 인가되는 경우는, 코일(140)에 의해 발생한 전자기력은 요크 가이드(151)를 거쳐서 요크 플레이트(152)에 집중이 되며, 자기력이 집중된 플레이트(330)에 척력(인력)이 발생되어 진동체(300)는 하강(상승)하게 된다.
이때, 상측 자성유체(350)는 상측 영구자석(340)과 요크(150) 사이에 유동적으로 형태를 변형하여 자기력선이 잘 유지되도록 한다.
즉, 전원이 off되는 경우 탄성부재(200)에 매달린 영구자석으로 구성된 진동체(300)가 상하 자유 동작시 중앙에 있는 플레이트(330)와 요크(150)와의 제1자기력선과 제2자기력선에 의해 빠른 멈춤이 가능하다.
또한, 제품이 장착된 SET의 낙하 등의 외부충격에 의해 케이스(410)와 브라켓(110)에 연결되면서 탄성부재(200)에 결합된 진동체(300)는 상하로 랜덤하게 동작될 수 있으므로, 내부 손상을 최소화하기 위해서 상측으로 이동시 진동체(300)가 만나는 케이스(410)에 상측 댐퍼(420)를 하측으로 이동시 진동체(300)가 만나는 브라켓(110)에는 하측 댐퍼(130)를 두어 일정거리를 유지함으로써, 내부 진동체(300)와 외부를 형성하는 케이스(410)와 브라켓(110)과의 접촉에 따른 소음을 줄일 수가 있다.
즉, 역방향이 영구자석과 코일에 의해 발생된 전자기력에 의해서 인력과 척력에 의해 영구자석으로 이루어진 진동체(300)는 하강하게 되고, 상측 자성유체(350)는 자유롭게 유동하면서 요크 플레이트와 상측 영구자석(340) 사이에 자기적 공간을 채워짐으로써, 자기적 손실을 최소화 하고, 하측 자성유체(360)는 하측 영구자석(320)과 브라켓(110) 사이에 자기적 공간을 채워짐으로써, 자기적 손실을 최소화 하면서 자기적 평형을 이루는 지점에 멈추게 된다.
또한, 브라켓(110)과 케이스(410)는 상측 영구자석(340)과 하측 영구자석(320)에서 발생하여진 자기력선의 통로가 되기 위하여 금속성 자성재료로 구성한다.
또한, 중량체(310)는 상측 영구자석(340)과 하측 영구자석(320)과 플레이트(330)의 결합이 원활하도록 안착 가이드면(311)을 두어 정확한 위치에 고정 결합하도록 구성한다.
또한, 중량체(310)와 브라켓(110) 사이에 탄성부재(200)가 위치하게 하며, 탄성부재(200)는 큰 외경을 갖는 바깥 테두리 부위와 복수의 지지대로 이루어지며, 상측 부위는 도넛 형으로 안쪽 테두리 부위로 구성될 수 있으며, 바깥 테두리는 브라켓(110)과 결합하고 안쪽 테두리는 중량체(310)와 결합될 수 있다.
또한, 브라켓(110)의 중앙에는 요크 가이드(151)가 결합이 가능하도록 결합 관통홀(111)이 형성될 수 있으며, 결합 관통홀(111)은 상하로 관통될 수 있다.
또한, 내부가 비어있는 케이스(410)에는 상측 영구자석(340)에 결합된 상측 자성유체(350)의 양을 조절하기 위하여 외부 삽입이 가능하도록 케이스(410)에 가이드 홀을 적어도 1개 이상으로 형성시킬 수 있다.
또한, 외부 전원에 의해서 코일(140)에서 발생한 전자기력은 요크 가이드(151)에 집중하여 요크 플레이트(152)로 일측 방향으로 전자기력선을 발생하여야 하므로 금속성 자성재료이여야 한다.
또한, 본 개발의 또 다른 형태인 상하로 돌출된 요크(미도시)는 하측 요크 가이드와 요크 플레이트(152)와 상측 요크 가이드로 구성되며, 요크 플레이트(152)에 집중된 자기력선은 상측 영구자석(340)과 케이스(410)와 상측 요크 가이드와 요크 플레이트(152)를 거쳐서 플레이트(330)로 돌아오는 제1자기력선과 플레이트(330)와 하측 영구자석(320)과 브라켓(110)을 통해서 하측 요크 가이드와 요크 플레이트(152)를 거쳐서 플레이트(330)로 돌아오는 자기적인 폐회로가 형성하여 제2자기력선을 유지하여 형성되어 제1자기력선과 제2자기력선이 구분하여 형성된 구조로 동작은 기존 형태와 동일하다.
한편, 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 자기력 형성방법은, 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자를 이용한 자기력 형성방법으로서, 플레이트(330)의 상측과 하측에 상측 영구자석(340)과 하측 영구자석(320)을 각각 위치시켜 상하 방향으로 자기력이 발생시키고, 플레이트(330)와 하측 영구자석(320)과 상측 영구자석(340)의 내부에 요크(150)를 수직하게 위치시킨 후, 외부에 입력된 교번하는 전원 주파수의 전기신호에 따라 가변하는 전자기력을 발생시키는 코일(140)을 요크(150)의 외부에 결합시켜, 상측 또는 하측 방향에 다르게 발생된 전자기력과의 인력 및 척력에 의해 상하로 동작하면서 진동이 발생되도록 할 수 있다.
여기서, 플레이트(330)와 상측 영구자석(340) 및 하측 영구자석(320)의 가장자리에는 중량체(310)가 상하로 이동 가능하게 결합될 수 있으며, 중량체(310)는 탄성부재(200)에 의해 상하로 이동 가능하게 탄성 지지될 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 빠른 응답 특성이 가능하도록 중앙에 플레이트(330) 사이에 상측과 하측에 영구자석(340)(320)을 각각 배치하고, 상측 및 하측 영구자석(340)(320)에 대항하여, 수직 방향에 케이스(410)와 브라켓(110)을 두고 케이스(410)와 브라켓(110)을 통해서 요크(150)의 요크 가이드(151)와 요크 플레이트(152)를 통해서 돌아오는 자기적 폐회로를 형성하여, 자기력을 집중이 가능하도록 하여 빠른 응답특성을 기대할 수 있다.
특히, 전원이 OFF 되면 탄성부재(200)에 부착된 진동체(300)는 관성력에 의해 상하로 동작하는데, 이때 진동체(300)의 플레이트(330)를 중심으로 상측 및 하측 영구자석(340)(320)의 자기력은 플레이트(330)에 집중되고, 요크(150)에 요크 플레이트(152)와의 자기적 평형 상태를 유지 하기하면서 멈추게 되므로, 빠른 멈춤이 가능하고, 전원이 ON 되면 자기적 평형상태에서 출발하므로 설계된 동작지점 위치에 코일에 의한 전자기력과 자기력이 동작하여 상하로 빠르게 동작하므로 결론적으로 빠른 응답 특성이 가능하다.
이상과 같은 본 발명의 기술이 적용된 선형 진동자에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
100 : 고정체 110 : 브라켓
111 : 결합 관통홀 120 : PCB
130 : 하측 댐퍼 140 : 코일
150 : 요크 151 : 요크 가이드
152 : 요크 플레이트 200 : 탄성부재
300 : 진동체 310: 중량체
311 : 안착 가이드면 320 : 하측 영구자석
330 : 플레이트 340 : 상측 영구자석
350 : 상측 자성유체 360 : 하측 자성유체
400 : 케이스 조립체 410 : 케이스
420 : 상측 댐퍼 500 : 수직 진동자

Claims (13)

  1. 내부에 설치공간이 형성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 배치되는 진동체와 고정체가 구비되는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자로서,
    상기 진동체는, 상기 케이스의 내부에서 상하로 유동 가능하게 배치되며, 전자기력을 집중시키는 플레이트와, 상기 플레이트의 하측면에 고정된 방향과 세기를 가진 자기장을 발생시키는 하측 영구자석과, 상기 플레이트의 상측면에 고정된 방향과 세기를 가진 자기장을 발생시키는 상측 영구자석과, 상기 플레이트와 하측 영구자석과 상측 영구자석의 가장자리에 결합되는 중량체 및, 상기 설치공간의 바닥면에 설치되어 상단이 상기 중량체의 하면을 탄성 지지하는 탄성부재가 구비되며,
    상기 상측 영구자석의 외경은, 상기 하측 영구자석의 외경보다 크게 형성되며,
    상기 고정체는, 하단이 상기 설치공간의 바닥면에 결합되고, 상단이 상기 하측 영구자석과 플레이트와 상측 영구자석의 내부에 수직하게 위치되는 요크와, 상기 요크의 측면에 결합되며, 외부에서 전달되는 전원에 의해 전자기력을 발생시키는 코일이 구비되며,
    상기 요크는, 상기 코일의 내측면에 결합되는 요크 가이드와 상기 요크 가이드 보다 더 큰 직경을 갖는 요크 플레이트가 구비되며,
    상기 플레이트는 자기적 평형상태에서 요크 플레이트의 중심과 상기 플레이트의 중심이 동일 선상에 위치하며,
    상기 상측 영구자석의 상측면에는, 자기적 완충작용을 위해서 상측 자성유체가 구비되며,
    상기 하측 영구자석의 하측면에는, 자기적 완충작용을 위해서 하측 자성유체가 구비되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스의 하부에는,
    상기 설치공간의 바닥면을 형성하며, 상기 요크 가이드의 하단이 결합되도록 결합 관통홀이 상하로 관통 형성된 브라켓이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 브라켓의 상면에는,
    상기 코일과 결합되어 외부에서 인가되는 전원을 전달하도록 PCB가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 브라켓과 케이스는,
    전자기력이 집중된 상기 요크와 상측 영구자석과 하측 영구자석과 플레이트로 구성되어 발생하여진 자기력에 의한 자기적 폐회로 형성을 위하여 금속성 자성재료로 구비되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 요크는,
    상기 코일에 의해 발생한 전자기력이 집중되면서 일측 방향으로 보낼 수 있도록 금속성 자성재료로 구비되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
  8. 삭제
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 하측 영구자석과 마주보는 상기 브라켓의 상측면에는,
    상기 진동체의 상하 동작시 코일과의 접촉을 방지하면서 기계적 완충작용을 하는 댐퍼가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 중량체의 내부에는,
    상기 상측 영구자석과 하측 영구자석과 플레이트의 결합을 위해 안착 가이드면이 형성되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 하측 영구자석과 마주보는 브라켓의 상측면에는,
    상기 진동체의 상하 동작시 코일과의 접촉을 방지하면서 기계적 완충작용을 하는 하측 댐퍼가 더 구비되며,
    상기 브라켓과 케이스 사이에 위치한 상기 중량체와의 사이에는 기계적으로 완충작용을 하도록 상기 상측 영구자석과 마주보는 케이스에는 상측 댐퍼가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
  12. 청구항 1과 청구항 4 내지 청구항 7 및 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 기재된 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 자기력 형성방법으로서,
    플레이트의 상측과 하측에 상측 영구자석과 하측 영구자석을 각각 위치시켜 상하 방향으로 자기력을 발생시키고,
    상기 상측 영구자석의 외경은, 상기 하측 영구자석의 외경보다 크게 형성되며,
    상기 플레이트와 상측 영구자석 및 하측 영구자석의 가장자리에는, 중량체가 상하로 이동 가능하게 결합되며, 상기 중량체는, 탄성부재에 의해 상하로 이동 가능하게 탄성 지지되며,
    상기 플레이트와 하측 영구자석과 상측 영구자석의 내부에 요크를 수직하게 위치시킨 후, 외부에 입력된 교번하는 전원 주파수의 전기신호에 따라 가변하는 전자기력을 발생시키는 코일을 요크의 외부에 결합시키며,
    상기 요크는, 상기 코일이 결합되는 요크 가이드와 상기 요크 가이드 보다 더 큰 직경을 갖는 요크 플레이트가 구비되며,
    상기 플레이트는 자기적 평형상태에서 요크 플레이트의 중심과 상기 플레이트의 중심이 동일 선상에 위치하며,
    상기 상측 영구자석의 상측면에는, 자기적 완충작용을 위해서 상측 자성유체가 구비되며, 상기 하측 영구자석의 하측면에는, 자기적 완충작용을 위해서 하측 자성유체가 구비되며,
    상측 또는 하측 방향에 다르게 발생된 전자기력과의 인력 및 척력에 의해 상하로 동작하면서 진동이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 자기력 형성방법.
  13. 삭제
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