KR102259069B1 - 선형 진동 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 진동 모터에 관한 것으로, 통형상의 코어와 이 코어의 외주에 권선된 코일을 구비한 코일부와; 코일부의 안착을 돕는 브라켓; 이 브라켓과 이격되게 떨어져 있고 코일부의 양 단부에 결합되어, 코일부의 길이방향으로 수평 왕복이동가능한 가동부; 및 코일부의 양 단부와 가동부 사이에 개재되어 있는 탄성 부재;로 이루어진다.

Description

선형 진동 모터 {Linear type vibration motor}

본 발명은 선형 진동 모터에 관한 것이다.

진동 모터는 전자기적 힘의 발생 원리를 이용하여 전기 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품이다. 이와 같은 진동 모터는 점점 소형화 및 경량화되고 있으며, 휴대 단말기에 탑재되어 무음 착신 알림 기능이나 다양한 진동, 특히 휴대 단말기의 소형화, 고품질화에 의해서 터치 스크린 방식 등의 엘시디가 채택되고 있으며, 터치 스크린을 터치하는 경우 진동이 발생되는 기능이 요구되는 등 점차적으로 진동 모터의 개선이 중요해지고 있다.

최근에는 터치 스크린 폰의 진동기능 구현을 위해 선형 진동 모터를 사용하고 있다. 선형 진동 모터는 모터의 회전 원리를 이용하는 것이 아니라 진동 모터 내부에 설치되는 스프링과 스프링에 매달린 질량체를 이용하여 결정되는 공진 주파수를 갖는 전자기력으로 가진되어 진동을 발생시키게 된다.

여기서, 전자기력은 운동하는 질량체에 위치하는 마그넷과 이 마그넷과 대응하는 위치에서 일정 주파수의 전류를 제공하는 코일부의 상호 작용에 의해서 발생한다.

이와 같은 선형 진동 모터는 전자기력을 통해 수평 왕복이동으로 진동을 발생시키도록 구성되어 있다(특허문헌 1). 하지만, 이러한 수평진동형 리니어 타입 진동 모터는 전자기력을 통해 구동되는 질량체에 수평방향으로 활주가능한 구조를 갖춰야만 할 것이다.

미국 공개특허 제US 2009/0243520호

본 발명은 케이스 내부에서 설치된 코일부의 양 단부에 마그넷을 위치시켜 코일부와 마그넷의 전자기적인 힘의 상호 작용으로 수평왕복이동하는 가동부를 포함하는 선형 진동 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 선형 진동 모터는, 통형상의 코어와 이 코어의 외주에 권선된 코일을 구비한 코일부와; 코일부의 안착을 돕는 브라켓; 이 브라켓과 이격되게 떨어져 있고 코일부의 양 단부에서 상기 코일부의 길이방향으로 수평 왕복이동가능하게 결합된 가동부; 및 코일부의 양 단부와 가동부 사이에 개재되어 있는 탄성 부재;로 이루어진다. 덧붙여서, 선형 진동 모터는 일측면을 개방하고, 코일부와 가동부를 수용할 수 있는 내부 공간을 형성하는 케이스를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선행 진동 모터는 코일부의 양 단부와 대면하게 배치된 마그넷에 형성된 가이드 홈 내부에 코일부의 양 단부에서 길이방향으로 뻗은 가이드 바아를 수용하여 코일부의 양 단부에서 가동부를 결합한다. 즉, 가동부는 탄성 부재와 가이드 바아를 통해 코일부에서 수평방향으로 왕복이동가능하게 배치가능하다. 본 발명은 마그넷과 이 마그넷과 대응되는 위치에 배치된 코일부의 상호 작용으로 발생된 전자기력을 통해 탄성 부재의 인장과 압축을 통해 가동부를 수평방향으로 구동할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 선행 진동 모터는 가동부의 마그넷에 제1 관통공과 요크에 제2 관통공을 형성하고, 코일부의 양 단부에서 케이스의 내측면까지 길이연장된 가이드 바아를 구비한다. 가이드 바아는 제1 관통공과 제2 관통공을 가로질러 배치되고, 가이드 바아의 일 단부는 코일부의 단부에 고정되고 가이드 바아의 타 단부는 케이스의 내측면에 고정된다. 가동부는 코일과 마그넷가이드 바아의 길이방향을 따라 수평 왕복이동가능하다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 모터를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선으로 절취한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 선형 진동 모터의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 가동부의 구동 상태를 도해한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 다른 선형 진동 모터를 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명의 장점, 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되는 실시예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명료하게 할 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이제, 본 발명에 따른 선형 진동 모터는 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 모터를 도시한 도면들이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 모터(1)는 예컨대 터치 스크린 패널(touch screen panel;미도시) 등에 진동력을 발생시키는 수단으로서, 케이스(400)와 브라켓(500)으로 둘러싸여 있고, 그 내부공간 혹은 브라켓(500) 하부에 배치될 인쇄회로기판(600;Printed Circuit Board)의 전원 인가에 따라 수평방향으로 선형 구동하는 가동부(100)를 배치한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 진동 모터(1)는 그 내부 공간에 질량체(140)를 구비한다.

케이스(400)는 일측면(예컨대 하부면)을 개방한 사각형상의 가늘고 긴 박스(box) 형상으로 이루어지고, 그 내부 공간에 가동부(100), 다시 말하자면 요크(110)와 마그넷(130a,130b) 및 질량체(140)를 수용할 수 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 모터(1)는 케이스(400)의 개방된 일측면을 브라켓(500)으로 덮어씌워 케이스(400)의 내부 공간을 폐쇄할 수 있다. 여기서, 케이스(400)는 도시된 사각형상의 박스 형상 이외에도 가동부(100)의 형상과 크기에 따라 다른 형상으로 형성될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 또한, 브라켓(500)은 케이스(400)의 개방 일측면을 폐쇄할 수 있는 크기와 형상으로 형성되어 있다.

케이스(400)와 브라켓(500)은 당해 분야의 숙련자들에게 이미 널리 알려져 있듯이 코킹(caulking), 용접 혹은 본딩 등의 다양한 방식으로 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 모터(1)는 전술된 바와 같이 외부 전원의 인가로 인한 가동부(100)의 선형 왕복이동을 매개로 하여 수평방향으로 진동력을 유발하게 된다.

도시된 바와 같이, 가동부(100)는 케이스(400)와 브라켓(500)으로 한정된 내부 공간 내에서 자기장을 발생시키며, 코일부(200)에 위치되어 수평 이동할 수 있다.

가동부(100)는 자속을 발생시키는 마그넷(130a,130b)과, 이 마그넷(130a,130b)의 자속을 집속시키는 요크(110), 및 질량체(140)로 이루어진다.

요크(110)는 도시된 바와 같이 편평면(111)과 이 편평면(111)의 양단부 혹은 가장자리에서 수직하방으로 뻗어 있는 벽면(112)으로 이루어져, 전반적으로 역U자 단면형상으로 이루어진다. 특히, 요크(110)는 편평면(111)과 벽면(112)으로 형성된 절곡부에 마그넷(130a,130b)을 설치하여, 각각의 마그넷(130a,130b)에서 발생하는 자속이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

바람직하기로, 요크(110)는 편평면(111) 상에 질량체(140)를 배치되는데, 요크(110)가 마그넷(130a,130b)과 질량체(140) 사이에 배치되어 있다.

마그넷(130a,130b)은 한쌍으로 제공되어 요크(110)의 내주면에 결합된다. 제1 마그넷(130a)과 제2 마그넷(130b)은 코일부(200)를 가운데 두고 상호 대향되게 배치된다. 코일(210)에 정역방향으로 전류가 공급되면, 마그넷(130a,130b)이 코일(210)과 작용하여 케이스(400)의 좌측면과 우측면 사이에서 진동하게 된다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 한쌍의 마그넷(130a,130b)에 의한 자기력과 코일(210)에서 발생하는 소정 주파수의 전자기력의 상호 작용에 의해 가동부(100)를 코일부(200)와 수평한 방향으로 진동될 수 있게 한다.

다시 말하자면 코일(210)에 전류가 공급되는 경우, 예컨대 제1 마그넷(130a)과 코일(210) 사이에는 인력이 작용하고 제2 마그넷(130b)과 코일(210) 사이에는 척력이 작용하도록, 제1 마그넷(130a)과 제2 마그넷(130b)의 극성 배치를 조절하면 가동부(100)가 원활하게 진동된다.

코일부(200)는 코일(210)과 통형상의 코어(220)로 구성되는데, 코일(210)이 통형상의 코어(220)의 외주에 나선형으로 권취되어 있다. 구체적으로, 코일(210)은 코어(220)의 외주에 동일 방향으로 권취되도록 한다. 덧붙여서, 코어(220)는 마그넷(130a,130b)에서 발생되는 자속의 통로 기능을 수행하게 된다.

코일부(200)는 브라켓(500) 상에 위치고정되어 선형 진동 모터(1)의 고정부를 이루게 된다. 도 2에 도시되었듯이, 코일부(200)는 브라켓(500) 상에서 소정의 간격을 두고 이격되게 배치되도록 코일부(200)를 하나 이상의 지지대(520) 상에 안착되도록 한다. 지지대(520)는 전술된 바와 같이 코일부(200)와 브라켓(500)의 상부면 사이에 소정의 간격을 제공할 수 있는 스페이서 역할을 수행할 뿐만 아니라 코일부(200)의 위치고정을 돕는다.

코일부(200)는 코어(220)의 양 단부에서 길이방향으로 신장된 가이드 바아(230a,230b)를 구비한다. 여기서, 코어(220)의 양 단부는 제1 및 제2 마그넷(130a,130b)과 대면되는 부분을 의미한다.

가이드 바아(230a,230b)의 고정단은 코어(220)의 양 단부에 고정되는 반면에 가이드 바아(230a,230b)의 자유단은 각각의 마그넷(130a,130b)에 형성된 가이드 홈(131a,131b) 내부로 수용된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 모터(1)는 코일부(200)의 양 단부와 마그넷(130a,130b) 사이에 탄성 부재(300)를 개재하여, 코일부(200)의 각 단부와 이 단부와 대향되게 배치된 마그넷(130a,130b)을 연결한다. 구체적으로, 탄성 부재(300)는 코일부(200)의 양 단부에 구비된 각각의 가이드 바아(230a,230b) 외주 둘레를 감쌀 수 있게 코일 스프링으로 형성되는 것이 바람직하다. 탄성 부재(300)는 가동부(100)의 수평운동 구동시 케이스(400)에 진동력을 전달한다. 선택가능하기로, 탄성 부재(300)의 양 끝단은 코일부(200)의 단부와 마그넷(130a,130b)에 각각 용접되어 고정될 수 있다. 탄성 부재(300)는 도시된 바와 같이 코일부(200)의 양 단부에 가동부(100)를 활주가능하게 돕는 한편, 수평방향으로 활주하는 가동부(100)와 코일부(200)의 직접적인 접촉을 방지하여 내구성 향상을 도모할 수 있을 것이다.

한쌍의 마그넷(130a,130b) 사이의 이격 거리는 코일부(200)의 코어(220) 길이보다 크게 하여 코일부(200)의 길이방향에 종속된 가동부(100)의 수평 활주이동을 가능하게 할 수 있다.

특히, 마그넷(130a,130b)은 코일부(200)의 양 단부와 대면하는 일측면에 가이드 홈(131a,131b)을 형성한다. 이 가이드 홈(131a,131b)은 코일부(200)의 양 단부에서 길이방향으로 연장된 가이드 바아(230a,230b)를 수용한다. 가이드 홈(131a,131b)과 가이드 바아(230a,230b)의 배치는 가동부(100)를 브라켓(500) 및/또는 케이스(400)와 접촉되지 않게 하여, 브라켓(500) 상에 고정된 코일부(200)에서 가동부(100)를 수평방향으로 활주가능하게 지지하는 한편 가동부(100)의 분리를 방지할 수 있다.

선택가능하기로, 본 발명의 실시예는 요크(110)의 편평면에 질량체(140)를 배치한다. 질량체(140)는 코일부(200)와 가동부(100)의 전자기적 힘의 상호 작용으로 케이스(400) 내에서 수평방향으로 왕복이동할 수 있다. 여기서, 질량체(140)는 수평방향 변위를 크게 하기 위해 케이스(400)의 길이방향 혹은 코일부(200)의 길이방향으로 길게 연장될 수 있다.

코일부(200)는 가동부(100)를 구동하기 위한 전원을 인가하는 인쇄회로기판(600)과 전기적으로 연결된다. 도 2에 도시된 인쇄회로기판(600)은 브라켓(500)의 바닥면에 배치되는데, 인쇄회로기판(600)은 외부에서 인가되는 전원을 코일부(200)의 코일(210)에 연결시키는 패턴을 형성한다. 이외에도, 인쇄회로기판은 브라켓(500)의 상부면에 안착될 수도 있다. 전원이 인쇄회로기판(600)을 통해 코일부(200)의 코일(210)로 흐르게 된다. 여기서, 본 발명의 명료한 이해를 돕기 위해 코일(210)과 인쇄회로기판(600) 간의 배선에 대한 설명은 배제한다.

본 발명에 따른 선형 진동 모터는 공진 주파수(F)를 통상적으로 이용하게 되는데, 수학식 1로 표현되는 공진 주파수(F)는 가동부(100)의 질량(m)과 탄성 부재(300)의 탄성 계수(k)로 결정될 수 있다.

코일부(200)의 코일(210)에 공진주파수(F)를 갖는 전원이 인가되어 전류가 흐를 때에, 가동부(100)가 코일부(200)의 길이방향을 따라 좌우로 움직이는 변위가 최대가 되고 진동량도 최대가 될 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에서 가동부의 구동 상태를 확인할 수 있는 도면이다.

도 4 (a)는 가동부(100) 내부 영역 중심에 코일부(200)를 배치한다. 그리고 코일부(200)는 양 단부에 탄성 부재(300)를 구비하고, 탄성부재(300)는 가동부(100)의 한쌍의 마그넷(130a,130b)과 코어(220) 사이에 개재된다. 특히, 코일(210)이 코일부(200)의 코어(220) 둘레를 따라 일방향으로 권선되어 코일의 단선을 미연에 방지할 수 있다.

만약 교류 전원을 외부 전원으로 인가하게 될 경우에, 코일부(200) 상에 흐르는 전류의 방향이 역전되는데, 코일부(200)의 전류의 방향에 따라 힘을 받게 되는 가동부(100)가 수평방향으로, 즉 좌우로 이동하게 된다.

도 4 (b)에 도시된 바와 같이, 가동부(100)가 우측으로 이동하게 되면, 좌측 가이드 바아(230a)에 있는 탄성 부재(300)가 수축하고 우측 가이드 바아(230b)에 있는 탄성 부재(300)는 인장하게 된다.

도 4 (c)에 도시된 바와 같이, 가동부(100)가 좌측으로 이동하게 되면, 좌측 가이드 바아(230a)에 있는 탄성 부재(300)가 인장하게 되고 우측 가이드 바아(230b)에 있는 탄성 부재(300)는 수축하게 된다. 코일부(200)를 기준으로 좌우 양측으로 배치되어 수평방향으로 진동하는 탄성 부재(300)는 가동부(100)의 수평이동의 범위를 한정하게 된다. 본 발명은 가동부(100)의 이상 구동 또는 낙하 등의 충격 등으로 가동부(100)가 케이스(400)와 접촉시 불필요한 진동 및 소음을 감소시킬 수 있는 댐퍼(410)를 케이스(400)의 내측면에 구비한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 댐퍼(410)는 케이스(400)와 브라켓(500)으로 형성된 내부 공간에 배치될 가동부(100)와 동일한 높이로 케이스(400)의 내측면에서 중심부를 향해 돌출되어 있다. 선택가능하기로, 댐퍼(410)는 포른(poron) 재질로 제작될 수 있다.

전술된 바와 같이 가동부(100)가 좌우로 수평이동함으로써, 탄성 부재(300)는 인장과 압축을 반복하게 된다. 이는 결과적으로 케이스(400)에 진동을 전달하게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 다른 선형 진동 모터를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동 모터(1')는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 진동 모터(1)에서 가동부(100)와 코일부(200)의 결합 상태를 제외하고는 매우 유사한 구조로 이루어져 있기 때문에, 본 발명의 명료한 이해를 돕기 위해서 유사하거나 동일한 구성부재에 대한 설명은 여기서 배제할 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동 모터(1')는 코일부(200)의 양 단부에서 길이방향으로 길이연장된 가이드 바아(230a',230b')를 구비한다. 가이드 바아(230a',230b')는 도시된 바와 같이 코일부(200)의 양 단부에서 케이스(400)의 내측면까지 뻗어 있는다. 이를 위해서, 가동부(100)는 마그넷(130a,130b)에 제1 관통공(131a',131b')을 형성하고 이와 대응되게 요크(110)의 벽면(112)에 제2 관통공(112a,112b)을 형성한다. 바람직하기로, 제1 관통공(131a',131b')와 제2 관통공(112a,112b)은 동심축 선상에 배치되어 가이드 바아(230a',230b')가 제1 및 제2 관통공 내부에 삽통되어 가동부(100)의 수평방향 활주를 돕는다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동 모터(1')도 마그넷(130a,130b)과 코일부(200)의 양 단부에 탄성 부재(300)를 배치하여, 가동부의 수평활주이동 변위를 제한가능하다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 플렉시블 솔더 범프와 이를 이용한 패키지 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

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

1, 1' ----- 선형 진동 모터
100 ----- 가동부
110 ----- 요크
130a, 130b ----- 마그넷
140 ----- 질량체
200 ----- 코일부
210 ---- 코일
220 ---- 코어
300 ----- 탄성 부재
400 ----- 케이스
500 ----- 브라켓
600 ----- 인쇄회로기판

Claims (15)

1. 통형상의 코어와 상기 코어의 외주에 권선된 코일을 구비한 코일부;
   상기 코일부의 안착을 돕는 브라켓;
   상기 브라켓과 이격되게 떨어져 있고 상기 코일부의 양 단부에 결합되어, 상기 코일부의 길이 방향으로 수평 왕복 이동 가능한 가동부; 및
   상기 코일부의 양 단부와 상기 가동부 사이에 개재되어 있는 탄성 부재;
   를 포함하고,
   상기 가동부는,
   편평면과 편평면의 양 단부에서 수직 하방으로 뻗어 있는 벽면을 구비한 요크와, 상기 벽면의 내측면에 구비된 마그넷을 포함하며,
   상기 마그넷은 상기 코일부의 양 단부와 대면하는 내측면에 가이드 홈이 형성되어 있고,
   상기 코일부는 상기 코어의 양 단부에서 길이방향으로 신장된 가이드 바아를 구비하며,
   상기 탄성부재는 상기 가이드 바아의 외주면 둘레에 배치되고,
   상기 가이드 바아는 상기 가동부의 수평 왕복 운동 중에 상기 가이드 홈에 수용되는 것을 특징으로 하는, 선형 진동 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   일측면을 개방하고 내부 공간을 형성하는 케이스를 추가로 구비하는 선형 진동 모터.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 가동부는 상기 요크의 편평면에 질량체를 추가로 구비하는 선형 진동 모터.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 브라켓은 상기 브라켓의 상부면에서 수직상방으로 돌출된 지지대를 추가로 구비하는 선형 진동 모터.
   
10. 청구항 2에 있어서,
    상기 케이스는 상기 케이스의 내측면에 댐퍼를 추가로 구비하는 선형 진동 모터.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 댐퍼는 상기 가동부와 동일 높이에 배치되는 선형 진동 모터.
    
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

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