KR102136767B1 - 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 설치공간이 형성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 배치되는 진동체와 고정체가 구비되는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자로서, 상기 진동체는, 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 중량체와 결합되면서 하측 영구자석과 결합되는 결합판을 포함하며; 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 코일 및, 상기 요크와 결합되는 브라켓을 포함하며; 상기 설치공간의 바닥면에 설치되고, 상단이 상기 중량체의 하면과 결합판의 하면을 탄성지지 하는 탄성부재가 구비되며; 자기회로적 상하 이동을 균형있게 하도록, 상기 상측 영구자석의 외경은 상기 하측 영구자석의 외경보다 크게 형성되며; 상기 결합판은, 상기 탄성부재와 결합이 용이하며, 상기 탄성부재는, 상기 중량체의 하측면과 결합판의 하측면을 수평하게 지지하는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자를 제안한다.

Description

상하 마그네트를 이용한 수직 진동자 {VERTICAL VIBRATION USING UPPER AND LOWER MAGNETIC}

본 발명은 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자에 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 진동자에 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.

또한, 영구자석의 자기력과 코일의 전자기력에 의한 인력과 척력에 의해 상하 영구자석과 플레이트와 중량체로 이루어진 진동체가 상하로 이동하게 되며 상하 이동에 의한 진동량을 탄성부재를 통해서 탄성부재와 결합된 브라켓과 브라켓을 둘러싸고 있는 케이스를 통해서 외부로 전달하게 된다.

하지만, 중량체와 결합된 탄성부재는 레이저 용접에 의해서 결합하게 되는데, 중량체는 단위면적당 비중이 큰 재질을 하는 것이 한정된 공간에서 상하 동작에 따른 진동 발생을 극대화 할 수 있으므로 그 재질을 통상 텅스텐으로 구성되어 있으며, 탄성부재는 상하 반복 특성이 좋고 탄성력이 큰 SUS(stainless steel) 계열을 사용하고 있어, 이로 인해서 서로 다른 재질에 의해서 레이저 용접 결합력이 저하되어 동작 중 특히 낙하 충격에 의해 중량체의 상하 좌우 흔들림에 의해 중량체와 탄성부재의 결합력이 저하되어 정상 동작을 하지 못하는 현상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 이를 방지하고자 종래에는 중량체와 탄성부재 사이에 내부가 비워있는 플레이트(SUS 또는 금속재질)를 두어 결합하는 방식으로 중량체와 플레이트를 부착한 후에 다시 플레이트와 탄성부재와 결합하는 방식으로 진행되었으나, 이 또한 중량체와 플레이트 사이에 재질이 다름에 따른 용접 균일성 확보가 어려우며, 플레이트로 인한 간섭이 발생하므로 간섭을 피하기 위해서 플레이트 두께 만큼 탄성부재에서 중량체가 이격되어 있어야 하므로 그로 인해 중량체의 전체 두께가 감소함으로 인해 한정된 공간에서 진동을 극대화하기에 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2014-0125476호(2014.10.29.)가 있으며, 상기 문헌에는 선형 진동 발생장치가 개시되어 있다.

대한민국 공개특허 제10-2014-0125476호(2014.10.29.)

상기와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 빠른 응답 특성을 갖도록 플레이트의 상측과 하측에 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 진동자를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 중량체의 안착 가이드면에 결합되고 하측 영구자석의 외측면과 하측면을 감싸며 결합되는 결합판의 소재와 탄성부재의 소재를 같은 계열의 소재로 구성하여, 탄성부재와 결합판의 용접 균일성 확보가 가능하며, 중량체와 결합판이 수평하게 결합되어 탄성부재에 의해 안정적으로 탄성 지지되는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자기회로가 불균형이 발생되지 않게 하도록, 상측 영구자석의 외경이 하측 영구자석의 외경 보다 크게 형성하여, 상대적으로 적은 자계를 유지할 수밖에 없는 상측으로 형성되는 자계를 보상하여, 자기회로적 상하 이동시 균형을 맞추어 균형잡힌 상하 진폭형성이 가능하여 빠른 응답 특성 구성이 가능한 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자를 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 진동자로서, 상기 진동체는, 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 중량체와 결합되면서 하측 영구자석과 결합되는 결합판을 포함하며; 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 코일 및, 상기 요크와 결합되는 브라켓을 포함하며; 상기 설치공간의 바닥면에 설치되고, 상단이 상기 중량체의 하면과 결합판의 하면을 탄성지지 하는 탄성부재가 구비되며; 자기회로적 상하 이동을 균형있게 하도록, 상기 상측 영구자석의 외경은 상기 하측 영구자석의 외경보다 크게 형성되며; 상기 결합판의 하단은 상기 탄성부재와 결합되며; 상기 탄성부재는, 상기 중량체의 하측면과 결합판의 하측면을 수평하게 지지하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 중량체의 내부에는, 상기 상측 영구자석과 상기 하측 영구자석과 상기 플레이트 및 상기 결합판의 결합을 위해 안착 가이드면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 결합판은, 상기 중량체의 안착 가이드면에 결합되는 결합판 상측부; 상기 하측 영구자석의 하측면을 감싸면서 결합되는 결합판 하측부; 및 상기 하측 영구자석의 외측면을 감싸면서 상기 결합판 상측부와 상기 결합판 하측부가 연결되는 결합판 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 결합판과 상기 탄성부재의 소재는 자기력선에 영향을 최소화 하면서 상호 결합이 용이하도록 SUS 계열의 소재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 요크는, 전자기력을 발생시키는 코일의 내측면에 결합되는 요크 가이드 및, 상기 요크 가이드에 더 큰 직경을 갖는 요크 플레이트로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 케이스의 하부에는, 상기 설치공간의 바닥면을 형성하며, 상기 요크 가이드의 하단이 결합되도록 관통홀이 상하로 관통 형성된 브라켓이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 브라켓의 상면에는, 상기 코일과 결합되어 외부에서 인가되는 전원을 전달하도록 PCB가 더 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 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 한다.

또한 바람직하게는, 상기 요크는, 상기 코일에 의해 발생한 전자기력이 집중되면서 일측 방향으로 보낼 수 있도록 금속성 자성재료로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 상측 영구자석의 상측면에는, 자기적 완충작용을 위해서 자성유체가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 하측 영구자석과 마주보는 상기 브라켓의 상측면에는, 상기 진동체의 상하 동작시 코일과의 접촉을 방지하면서 기계적 완충작용을 하는 댐퍼가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 상측 영구자석과 상기 하측 영구자석의 마주보는 면에 서로 다른 극이 되도록 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 진동체는, 중량체와 결합판과 하측 영구자석과 플레이트 및 상측 영구자석과 결합시 접착제가 도포되어 용이하게 결합될 수 있도록 이격공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.

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, 요크의 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.

또한, 본 발명은 중량체의 안착 가이드면에 결합되고, 하측 영구자석의 외측면과 하측면을 감싸며 결합되는 결합판의 소재와 탄성부재의 소재를 같은 계열의 소재로 구성하여, 탄성부재와 결합판의 용접 균일성 확보가 가능하며, 중량체 하측면과 결합판 하측면이 수평하게 결합되어 탄성부재에 의해 안정적으로 탄성 지지되는 효과를 가진다.

또한, 자기회로가 불균형이 발생되지 않게 하도록, 상측 영구자석의 외경이 하측 영구자석의 외경 보다 크게 형성하여, 상대적으로 적은 자계를 유지할 수밖에 없는 상측으로 형성되는 자계를 보상하여, 자기회로적 상하 이동시 균형을 맞추어 균형잡힌 상하 진폭형성이 가능하여 빠른 응답 특성 구성이 가능한 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 구성을 보여주기 위한 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 일부분이 노출되도록 절개시킨 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 결합 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 자기력 평형 상태는 플레이트에서 상측 영구자석과 요크 플레이트와 하측 영구자석을 거쳐서 플레이트로 돌아오는 자기력선을 보여주기 위한 단면도 이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 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 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 브라켓과 요크가 결합되어지는 결합 관통홀을 설명한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 상측 영구자석과 플레이트와 하측 영구자석 및 결합판의 결합상태를 보여주기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 요크를 보여주기 위한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 구성을 보여주기 위한 분리 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 일부분이 노출되도록 절개시킨 결합 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 결합 단면도이다.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 구성을 보여주기 위한 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 일부분이 노출되도록 절개시킨 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 결합 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 자기력 평형 상태는 플레이트에서 상측 영구자석과 요크 플레이트와 하측 영구자석을 거쳐서 플레이트로 돌아오는 자기력선을 보여주기 위한 단면도 이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 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 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 브라켓과 요크가 결합되어지는 결합 관통홀을 설명한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 상측 영구자석과 플레이트와 하측 영구자석 및 결합판의 결합상태를 보여주기 위한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 요크를 보여주기 위한 사시도이다.

또한, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 구성을 보여주기 위한 분리 사시도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 일부분이 노출되도록 절개시킨 결합 사시도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자의 결합 단면도이다.

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)의 상측면에 고정된 방향과 세기를 가진 자기장을 발생시키는 상측 영구자석(340)과 결합되면서 중량체(310)와 결합되고, 중량체(310)와 결합되면서 하측 영구자석(320)과 결합되는 결합판(370)을 포함한다.

또한, 진동체(300)는 중량체(310)의 진동을 전달하도록 탄성부재(200)와 결합되며, 탄성부재(200)는 진동체(300)의 중량체(310)의 하측면과 결합판(370)의 하측면에 수평하게 결합되어 탄성부재에 의해 안정적으로 탄성 지지될 수 있다.

고정체(100)는, 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 포함한다.

또한, 진동체(300)와 결합된 탄성부재(200)와 브라켓(110)과 결합되면서 내부가 비어있는 케이스(410)를 포함한다.

또한, 자기장을 집중하는 플레이트(330)의 하측면에 결합되는 수직 방향의 자기장이 형성된 하측 영구자석(320)의 외경보다 플레이트(330) 상측면에 결합되는 수직 방향의 자기장이 형성된 상측 영구자석(340)의 외경이 더 크게 형성될 수 있다.

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 구성될 수 있다.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 구성될 수 있다.

또한, 상측 영구자석(340)의 상측면에 자기적 완충작용을 위해서 자성유체를 더 포함할 수 있으며, 하측 영구자석(320)과 마주보는 브라켓(110)의 상측면에 진동체(300)의 상하 동작시 코일(140)과의 접촉을 방지하면서 기계적 완충작용을 하는 댐퍼를 포함할 수 있다.

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) 및 결합판(370)의 결합이 원활하도록 안착 가이드면(311)을 형성시켜 정확한 위치에 고정 결합하도록 구성될 수 있다.

결합판(370)은 중량체(310)의 안착 가이드면(311)에 안착되어 결합되는 결합판 상측부(372)와, 하측 영구자석(320)의 하측면을 감싸면서 결합되는 결합판 하측부(371)와 하측 영구자석(320)의 외측면을 감싸면서 결합판 상측부(372)와 결합판 하측부(371)가 연결되는 결합판 연결부(373)를 포함한다.

즉, 중량체(310)의 안착 가이드면(311)이 결합판 상측부(372)와 탄성부재(200) 사이에 위치하여 조립될 수 있다.

이것에 의해, 결합판(370)의 하측면과 중량체(310)의 하측면이 수평하게 결합되어 탄성부재(200)에 의해 안정적으로 탄성 지지될 수 있다.

또한, 결합판(370)의 소재와 탄성부재(200)의 소재가 같은 SUS(stainless steel) 계열 소재를 사용하여, 레이저 용접을 통한 결합판(370)과 탄성부재(200)를 결합하게 함으로써 같은 계열 소재(SUS)에 의한 용접 균일성 확보가 가능한 것을 나타낸다.

또한, 중량체(310)의 안착 가이드면(311)이 결합판 상측부(372)와 탄성부재(200) 사이에 위치함으로써 중량체(310)가 탄성부재(200)와 분리되지 않고 유지함으로 안정적으로 중량체(310)의 상하 진동에 따른 진동을 탄성부재(200)를 통해서 브라켓(110)과 케이스(410)를 통해 외부로 전달할 수 있다.

또한, 진동체(300)를 구성하기 위해 중량체(310)와 결합판(370)과 하측 영구자석(320)과 플레이트(330) 및 상측 영구자석(340) 결합시 접착제가 도포되어 용이하게 결합될 수 있도록 플레이트(330)와 중량체(310) 사이와 플레이트(330)와 결합판(370) 사이와 결합판(370)과 중량체(310) 사이에 이격공간(301)을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 내부가 비어있는 케이스(410)의 중앙에는 브라켓(110)과 결합이 용이하기 위해 중심 가이드 홀이 형성될 수 있고, 브라켓(110)의 중앙에는 요크(150)의 요크 가이드(151)와 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)가 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 요크 플레이트(152)와 하측 영구자석(320)을 거쳐서 플레이트(330)로 돌아오는 자기적인 폐회로가 형성하여 자기적 평형상태를 유지할 수 있다.

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 의해 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 되면 전자기력은 없어지고 탄성부재에 달린 진동체는 탄성부재에 의해 상하 자유 운동을 하면서 멈추게 되는데 이를 빠르게 멈추게 하기 위해서 도 5(a)를 참조하면, 공급 거리가 짧은 돌출된 요크(요크 플레이트)와 플레이트와 영구자석에 의해서 상하 동작하지 않도록 하는 폐회로 자기력이 발생하고, 특히 플레이트와 돌출된 요크(요크 플레이트)와의 자기적 평형상태를 유지하고 탄성부재의 중심도 같은 높이에 있으므로 인해서 자기적 평형상태 및 탄성부재의 평형상태가 같이 진행되어 빠른 멈춤이 가능하게 된다.

특히 자기적 멈춤이 이루어지는 것은 자기 폐회로의 급격한 변화가 이루어질 경우에 자기적 브레이크가 가능하므로 이를 위해서는 자기력이 집중화와 함께 짧은 이격거리를 유지하는 것이 중요한데, 자기력이 집중된 플레이트(330)와 돌출된 요크 즉, 요크 플레이트(152)를 통해서 자기적 공극 거리를 최소화 함으로 진동체(300)의 상하 진동시 강력한 자기적 브레이크 기능이 가능하여져 빠른 응답 특성이 가능하여 지고, 탄성부재(200)의 초기 상태와 자기적 평형상태가 합쳐져 안정적인 초기 상태로의 복귀가 수월하여 빠른 응답 특성이 가능해진다.

정상상태 구간에서는 탄성부재(200)와 결합된 진동체(300)는 상하로 관성진동을 하게 되므로, 이를 빠르게 멈추기 위해서 자기적 폐회로 구성된 자기력선을 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 요크 플레이트(152)에 집중되며, 자기력이 집중된 플레이트(330)에 인력과 척력이 발생되어 진동체는 상승하게 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 영구자석(320)(340)으로 이루어진 진동체(300)는 상승하게 되고, 하측 자성유체(360)는 자유롭게 유동하면서 요크(150) 테두리와 하측 영구자석(320) 사이에 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 척력과 인력이 발생되어 진동체(300)는 하강하게 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 의해 탄성 지지된 영구자석으로 구성된 진동체(300)가 상하 자유 동작시 중앙에 있는 플레이트(330)와 요크(150)와의 자기력선에 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 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(150) 테두리와 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) 및 결합판(370)의 결합이 원활하도록 안착 가이드면(311)을 두어 정확한 위치에 고정 결합하도록 구성한다.

또한, 진동체의 상하 동작시 자기회로를 비교하면, 진동체가 하측으로 내려오면서 집중되고 짧은 자기회로를 유지하는 반면에, 진동체가 상승하면서 이루어지는 자기회로는 상대적으로 멀리 돌아서 오는 자계가 형성되어 하측으로 내려오면서 형성된 자계보다 약할 수밖에 없고 이런 상하 이동의 자계 불균형으로 인해서 상하 이동거리가 달라져 빠른 응답 특성을 구현하기 어렵다.

따라서, 자기회로가 불균형이 발생되지 않게 하도록, 상측 영구자석의 외경이 하측 영구자석의 외경 보다 크게 형성하여, 상대적으로 적은 자계를 유지할 수 밖에 없는 상측으로 형성되는 자계를 보상하기 위해서 더 많은 자기력이 형성되도록 영구자석의 사이즈를 키워주어야 하므로 하측 영구자석 보다 상측 영구자석의 외경을 크게 형성하여 자기회로적 상하 이동시 균형을 맞추어 균형잡힌 상하 진폭형성이 가능하여 빠른 응답 특성 구성이 가능하게 된다.

따라서, 자기회로의 평형을 위해 상측과 하측의 영구자석의 단면적을 달리하여 불균형을 맞출 수 있다.

또한, 플레이트(330)의 상측과 하측에 상측 영구자석(340)과 하측 영구자석(320)이 배치되며, 상측 영구자석(340)과 하측 영구자석(320)은 서로 마주보는 면에 다른 극이 위치하도록 결합되는 것이 바람직하다.

이것에 의해 전자기력과의 인력 및 척력에 의해 상하로 동작하면서 전자기력의 방향과 자석의 자기력 방향이 일치하는 폐회로가 구성될 수 있는 것을 나타낸다.

또한, 빠른 응답 특성을 위해서 한정된 공간에서 코일의 감기는 횟수는 증가하기 쉽지 않으므로 영구자석의 단면적을 키우면 전체적 자기력이 증가되어 빠른 동작 특성 구현이 가능하지만, 영구자석의 단면적을 키우면 중량체의 중량은 상대적으로 줄어들 수밖에 없다.

이는 영구자석의 비중은 7~8이지만 중량체는 텅스텐을 사용함에 따라 비중이 17~18.5로 형성되어 전체적으로 빠른 응답 특성은 유지하지만 중량체 감소로 인해 체감 진동량이 감소하므로, 진동이 크지 않게 된다.

따라서 이를 해결하고자 원하는 자기력을 확보하면서 하측으로 내려올 때의 불필요한 자기력을 줄여 결론적으로 중량체의 공간을 더 확보해 줌으로써 빠른 응답 특성을 유지하면서 진동체감을 높일 수가 있고 두께의 슬림화를 구현할 수 있는 효과를 가진다.

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 결합판(370)과 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.

도 9 내지 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자는 사각 형태의 진동체(300`)와, 고정체(100`)와 브라켓(110`) 및, 케이스(410`)를 포함한다.

전술된 진동체(300)와 형태가 다른 사각 형태의 진동체(300`)로 구성될 수 있으며, 전술된 고정체(100) 및 브라켓(110)과 형태가 다른 사각 형태의 브라켓(110`)과 사각 형태의 고정체(100`)로 구성될 수 있다.

또한, 전술된 케이스(410)와 형태가 다른 사각 형태의 케이스(410`)로 구성될 수 있으며, 이에따른 사각 형태의 케이스 조립체(400`)를 구성할 수 있다.

이것에 의해, 장치의 형태에 따라서 조립되어 구비되는 진동 모터가 다양한 형태에 대응하여 알맞게 조립이 용이하도록 하며, 소비자가 요구하는 다양한 터치스크린의 진동 기능을 구현할 수 있으며, 모터의 수명을 연장할 수 있으며 빠른 응답특성을 갖출 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자로서, 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.

또한, 플레이트(330)의 상측과 하측에 상측 영구자석(340)과 하측 영구자석(320)이 배치되며, 마주보는 면이 서로 다른 극이 위치하도록 결합하여, 전자기력과의 인력 및 척력에 의해 상하로 동작하면서 전자기력의 방향과 자석의 자기력 방향이 일치하는 폐회로가 구성될 수 있는 것을 나타낸다.

여기서, 플레이트(330)와 상측 영구자석(340) 및 하측 영구자석(320)의 가장자리에는 중량체(310)가 상하로 이동 가능하게 결합될 수 있으며, 중량체(310) 및 결합판(370)은 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 영구자석(340)과 하측 영구자석(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 상측과 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 상하 마그네트를 이용한 수직 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 153 : 하측 요크 가이드
154 : 상측 요크 가이드 200 : 탄성부재
300 : 진동체 310 : 중량체
311 : 안착 가이드면 320 : 하측 영구자석
330 : 플레이트 340 : 상측 영구자석
350 : 상측 자성유체 360 : 하측 자성유체
370 : 결합판 371 : 결합판 하측부
372 : 결합판 상측부 373 : 결합판 연결부
400 : 케이스 조립체 410 : 케이스

Claims (13)

1. 내부에 설치공간이 형성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 배치되는 진동체와 고정체가 구비되는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자로서,
   상기 진동체는, 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 중량체와 결합되면서 하측 영구자석과 결합되는 결합판을 포함하며;
   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 코일 및,
   상기 요크와 결합되는 브라켓을 포함하며;
   상기 설치공간의 바닥면에 설치되고, 상단이 상기 중량체의 하면과 결합판의 하면을 탄성지지 하는 탄성부재가 구비되며;
   자기회로적 상하 이동을 균형있게 하도록, 상기 상측 영구자석의 외경은 상기 하측 영구자석의 외경보다 크게 형성되며;
   상기 결합판의 하단은 상기 탄성부재와 결합되며;
   상기 탄성부재는, 상기 중량체의 하측면과 결합판의 하측면을 수평하게 지지하며;
   상기 중량체의 내부에는, 상기 상측 영구자석과 상기 하측 영구자석과 상기 플레이트 및 상기 결합판의 결합을 위해 안착 가이드면이 형성되며;
   상기 결합판은, 상기 중량체의 안착 가이드면에 결합되는 결합판 상측부;
   상기 하측 영구자석의 하측면을 감싸면서 결합되는 결합판 하측부; 및
   상기 하측 영구자석의 외측면을 감싸면서 상기 결합판 상측부와 상기 결합판 하측부가 연결되는 결합판 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합판과 상기 탄성부재의 소재는 자기력선에 영향을 최소화하면서 상호 결합이 용이하도록 SUS(stainless steel) 계열의 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 요크는, 전자기력을 발생시키는 코일의 내측면에 결합되는 요크 가이드 및,
   상기 요크 가이드에 더 큰 직경을 갖는 요크 플레이트로 구비되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 케이스의 하부에는, 상기 설치공간의 바닥면을 형성하며, 상기 요크 가이드의 하단이 결합되도록 관통홀이 상하로 관통 형성된 브라켓이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 브라켓의 상면에는,
   상기 코일과 결합되어 외부에서 인가되는 전원을 전달하도록 PCB가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
   
8. 청구항 1에 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.
   
9. 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.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측 영구자석의 상측면에는,
    자기적 완충작용을 위해서 자성유체가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
    
11. 청구항 1에 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.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측 영구자석과 상기 하측 영구자석의 마주보는 면에 서로 다른 극이 되도록 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동체는,
    상기 중량체와 결합판과 하측 영구자석과 플레이트 및 상측 영구자석과 결합시 접착제가 도포되어 용이하게 결합될 수 있도록 이격공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자.

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