KR20030061044A - 진동발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뛰어난 내구성과 강한 진동력을 제공하고, 전류 소모를 극소화하여 배터리 사용시간을 최대로 하며, 크기 및 제조비용을 줄일 수 있도록 한 진동발생장치에 관한 것이다. 이러한 진동발생장치는 중앙 양측면에 비어홀이 형성된 고정부재와, 상기 고정부재내에 N극과 S극이 소정의 간격으로 이격된 상태에서 서로 마주보게 배치하여 그 사이에 자속통과가 가능한 매질을 두고 부착된 소정 형태의 영구자석과; 상기 비어홀에 삽입 고정되며 권선된 코일에 흐르는 전류에 의해 자화되는 C-자형 요크와, 그리고 상기 비어홀에 삽입 고정된 C-자형 요크와의 일체형 또는 자기적으로 연결되며 상기 절연성 매질과 소정의 간격으로 이격되어 형성된 한쌍의 진동부재로 구성되어 상기 요크와 진동부재가 코일에 흐르는 교번전류에 의해 자화될 때 상기 한쌍의 진동부재가 소정 진동수로 진동하는데 그 특징이 있다.

Description

진동발생장치{VIBRATOR}

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 단말기에 적용되는 진동발생장치에 관한 것이다.

통상적으로 청각적인 벨소리 외에 조용한 진동으로 사용자에게 전화가 왔음을 알리기 위해, 이동 통신 시스템의 단말기 역할을 하는 휴대전화와 같은 휴대장치들은 그 휴대장치내에 또는 주변기기 내에 진동발생장치를 종종 포함한다. 진동발생장치에 의해 발생하는 진동은 인간의 신체를 자극하여 사용자에게 전화가 왔음을 알린다.

종래의 진동발생장치에 관해 설명하면, 상기 형태의 종래의 진동발생장치는 회전축을 포함한 모터와 그 회전축에 장착된 회전체를 포함하며, 그 회전체의 무게중심을 회전축의 무게중심과 상이한 위치에 배치함으로서 회전본체가 회전할 때 진동이 발생하게 된다.

이러한 구조를 가지는 진동발생장치에서는, 회전본체가 회전할 때 발생하는 회전축의 떨림을 진동원으로 이용한다. 결과적으로, 모터 회전축의 베어링들에 과다한 힘이 가해지고, 그러한 과다한 힘에 의해 진동발생장치의 내구성과 신뢰성이 저하되게 된다.

도 1 은 상기한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술에 따른 진동발생장치를 도시한 사시도이다.

종래의 진동발생장치는 주위에 코일(16)이 감기는 C-자형 요크(10)와, 그 요크(10)의 대략적인 중심에 하단부가 고정된 판스프링(11)과, 상기 판스프링(11) 상부의 가동단부에 고정되는 가동요소(12)를 포함한다.

가동요소(12)는 요크(10)의 양측에 각각 부착되는 2개의 영구자석을 포함한다. 이러한 종래의 진동발생장치는 전원공급수단(17)에 의해 제공되는 소정 전류가 코일(16)을 통과할 때, 가동요소(12)는 단순한 조화운동을 하게되고 그에 따라 판스프링(11)이 양측방향으로 휘어지게 되어 진동이 발생된다.

그러나 상기 종래 진동발생장치는 많은 단점이 있다.

특히, 가동요소(12)를 지지하기 위한 탄성부재로 판스프링(11)을 사용하였지만, 상기 판스프링(11)은 상당한 강성을 가진다. 결과적으로, 장기간 사용시 상기 판스프링(11)이 끊어질 위험이 있다. 그러한 끊어짐을 방지하기 위해 상기 판스프링(11)을 길게하여 강성과 연성을 동시에 가지도록 할 수 도 있지만, 이러한 방법은 진동발생장치의 사이즈를 크게 한다.

다른 문제점은 나사나 리벳으로 판스프링(11)을 요크(10)와 가동요소(12)에 각각 고정하기 때문에, 그 고정작업이 매우 어렵다.

더우기 상기 종래의 진동발생장치는 개인 휴대 단말기에 적용가능하나 인간의 신체를 자극하기 위한 충분한 진동력을 발생시킬 수 없다. 따라서 보다 강력한 진동력을 발생시킬 수 있는 진동발생장치가 요구된다.

본 발명의 목적은 진동발생장치의 구조와 제조공정을 단순화 하여 제조비용을 절감하고 진동시 소모전류를 극소화하여 배터리 소모시간을 극대화 할 수 있는 진동발생장치를 제공하는데 있다.

한편 본 발명의 다른 목적은 내구성을 강화하고 강력한 진동력을 발생시키며, 그 크기를 줄일 수 있도록 한 진동발생장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진동발생장치의 특징은, 중앙 양측면에 비어홀이 형성된 자기차폐가 가능한 고정부재와, 상기 고정부재내에 N극과 S극이 소정의 간격으로 이격되어 서로 마주보게 배치하여 자속통과가 가능한 절연성 매질을 그 사이에 두고 부착된 형태의 영구자석과, 상기 비어홀에 삽입 고정되며 권선된 코일에 흐르는 전류에 의해 자화되는 C-자형 요크와, 그리고 상기 비어홀에 삽입 고정된 C-자형 요크와 일체형 또는 자기적으로 연결되며 상기 절연성 매질과 소정간격으로 이격되어 형성된 한쌍의 진동부재로 구성되어 상기 요크와 진동부재가 코일에 흐르는 교번전류에 의해 자화될 때 상기 한쌍의 진동부재가 소정의 진동수로 진동하는데 있다.

여기서 교번전류라 함은 코일에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어 준다는 것을 의미하며, 소정의 진동수라 함은 한 개의 진동부재가 전류의 교번수와 같은 진동수로 진동한다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 진동발생장치의 다른 특징은, 중앙 양측면에 수평한 방향으로 한쌍의 비어홀이 형성되어 외부로 자기차폐가 가능한 고정부재와, 상기 고정부재내의 N극과 S극이 소정의 간격으로 이격되어 서로 마주보게 배치한 영구자석과, 상기 한쌍의 비어홀에 삽입 고정되며 권선된 코일에 흐르는 전류에 의해 자화되는 C-자형 요크와, 그리고 상기 한쌍의 비어홀에 삽입 고정된 C-자형 요크와 일체형 또는 자기적으로 연결되며 한쌍의 진동부재로 구성되어 상기 진동부재가 코일의 교번전류에 의해 자화될 때 상기 한쌍의 진동부재가 소정의 진동수로 진동하는데 있다.

바람직하게는, 상기 진동부재의 진동폭은 상기 절연성 매질의 두께와 영구자석간의 이격거리로 결정된다. 또한 상기 영구자석은 네오디뮴 자석(Nd-Fe-B), 페라이트(Ferrite) 자석, 고무(Rubber) 자석, 알리코(Alnico) 자석, SmCo 자석중 자석의 세기가 강한 것 어느 하나를 사용해도 무방하며, 진동부재는 요크와 일체형 또는 자기적으로 연결될 수 있으며 코일의 교번전류에 의해 자화가 쉽고 탄성과 연성의 성질을 가진 판스프링 형태인 것이면 어느 것도 무방하다.

또한 진동부재에서 형성되는 진동이 고정부재로 충분히 전달될 수 있도록 압입시킨 연결부재는 진동을 상쇄시키지 않도록 진동적으로 연결가능한 재질이면 어느것도 무방하다.

한편 바람직하게는 C-자형 요크와 진동부재는 코일에 미소 전류의 흐름에도 자화가 쉬게 이루어지고 또한 전류의 흐름을 차단하는 순간 자성을 잃어 버리는, 즉 투자율이 높고 잔류자기가 작은 성질을 갖는 규소강판 등의 재료이면 족하고 상기 절연성 매질 또는 진동부재 사이에 수평한 방향으로 설치된다.

도 1 은 종래 기술에 따른 진동발생장치를 도시한 사시도,

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동발생장치를 나타낸 사시도 및 단면도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동발생장치를 나타낸 사시도 및 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10, 20 : 요크 11 : 판스프링

12 : 가동요소 14,15, 24, 25 : 영구자석

16, 26 : 코일 22, 30 : 고정부재

21a, 21b : 진동부재 27 : 전원

28 : 절연성 매질 29, 29a, 29b : 연결부재

30a, 30b : 절연접착제 31a, 31b : 비어홀

본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 이하의 설명에 의해 분명해 질 것이고, 그 첨부 도면에서는 동일한 또는 유사한 부분들을 유사한 참조부호로 나타냈다.

첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진동발생장치를 나타낸 사시도 및 단면도이고 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동발생장치를 나타낸 사시도 및 단면도이다.

이러한 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 진동발생장치는 중앙 양측면에 비어홀(31a)(31b)이 형성된 고정부재(22)와, 상기 고정부재(22)내에 N극과 S극을 일정한 간겨으로 서로 마주보게 하여 그 사이에 매질(28)을 두고 부착된 영구자석(24)(25)과, 상기 비어홀(31a)(31b)에 압입 고정되며 코일(26)이 권선되어 상기 코일(26)에 흐르는 교번전류에 의해 자화되는 C-자형 요크(20)와, 상기 비어홀(31a)(31b)에 삽입 고정된 C-자형 요크(20)와의 일체형이거나 자기적으로 연결되며 상기 절연성 매질(28)과 소정거리로 이격되어 형성된 한쌍의 진동부재(21a)(21b)로 구성된다.

또한 상기 진동부재(21a)(21b)는 C-자형 요크(20)의 일체형이 되거나 C-자형 요크(20)와 자기적으로 연결되며 한쌍의 연결부재(29)에 의해 압입 고정되고, 이때 상기 진동부재(21a)(21b)의 진동폭은 상기 절연성 매질(28)의 두께로 결정된다. 여기서 상기 절연성 매질(28)은 영구자석 N극과 S극을 일정간격으로 이격시키는 역할을 하며 자속이 잘 통하는 고무 등이면 무방하다.

또한 상기 영구자석(24)(25)은 페라이트 자석보다 자력이 강한 네오디뮴 자석(Nd-Fe-B)을 주로 사용하고 균등자속을 유지할 수 있어야 한다. 이러한 네오디뮴 자석 일명 ND 자석은 온도변화에 의한 수축작용이 거의 없고 충격이나 진동에 의한 기전력의 세기도 거의 변화가 없는 초강자성체이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 제 1 실시예에 따른 진동발생장치는 직류전원(27)이 코일(26)에 공급되면 C-자형 요크(20)와 진동부재(21a)(21b)가 자화되어 전자석이 된다.

먼저 코일(26)에 전류가 흐르지 않은 상태의 진동부재(21a)(21b)는 균등한 자속으로 영구자석(24)(25) 사이에서 상호 흡인력의 평형으로 절연물 매질과 수평하게 유지된다

이때 코일(26)에 필요 최소한의 교번전류를 흘려 진동부재(21a)(21b)가 자화가 되면 각각 영구자석(24)(25)과 상호 흡인력 또는 반발력이 작용하여 상기 한쌍의 진동부재(21a)(21b)가 소정의 진동수로 진동한다.

여기서 필요 최소한의 교번전류를 흘려준다는 것은 진동부재(21a)(21b)를 영구자석(24)(25)과 각각 같은 극성으로 자화만 시켜 상호 흡인력을 상쇄하거나 또는 미소한 반발력이 발생할 정도의 에너지를 의미하며, 따라서 진동부재는 영구자석의 같은 극성과 이탈되는 동시에 자체 탄성과 더불어 극성이 다른 영구자석의 강력한 흡인력이 작용되어 진동이 발생한다.

실험에 의하면 상기 코일(26)에 인가되는 전원(27) 0.6V를 초당 전류방향을 60회 교번시킬 때 진동부재(21a)(21b)가 실제로 60번x2=120번 이상 진동하는 것으로 관측되었다.

또한 전류소모량은 현재 휴대용 개인 단말기의 진동에 의한 소모 전류가 100mA정도인 것을 감안할 때, 상기 실험의 소모전류 최대치가 30mA이하였으며 그리고 진동의 세기도 충분한 것으로 관측되었다.

다만 실험의 방법은 재료의 제반된 성질과 기계적인 설계 등을 전혀 고려하지 않은 상태에서 진행된 것으로서 기계적인 설계와 효율적인 재료 선택 등을 고려하면 전류 소모량을 10mA이하로도 충분한 진동효과가 얻을 수 있다.

한편 본 발명의 제 2 실시예에 의한 진동발생장치는 제 1 실시예에서 보다 좀 더 강한 진동력을 얻기 위해 진동부재(21a)(21b)를 영구자석(24)(25)과 길이 방향으로 수평하게 배치 설치한 것이다.

이러한 진동발생장치는, 중앙 양측면에 수평한 방향으로 한쌍의 비어홀(31a)(31b)이 형성된 자기차폐가 가능한 고정부재(30)와, 상기 고정부재(30) 내에서 소정 간격을 두고 고정된 극성이 서로 다른 영구자석(24)(25)과, 상기 한쌍의 비어홀(29a)(29b)에 삽입 고정되며 소정 위치에 코일(26)이 권선되어 상기 코일(26)에 흐르는 전류에 의해 자화되는 C-자형 요크(20)와, 그리고 상기 한쌍의 비어홀(29a)(29b)에 삽입 고정된 C-자형 요크(20)와 그 일체형 또는 자기적 연결되어 영구자석(24)(25)간의 중간부분에서 각각 수평한 방향으로 배열된 한쌍의 진동부재(21a)(21b)로 구성된다.

또한 상기 진동부재(21a)(21b)는 C-자형 요크(20)의 양단에 한쌍의 연결부재(29a)(29b)에 의해 압입 또는 삽입 고정되고, 그 단부는 영구자석(24)(25) 방향으로 유동 가능하게 비어홀(31a)(31b)에 삽입된다.

이때 상기 진동부재(21a)(21b) 단부의 진동폭은 상기 영구자석(24)(25)과의 간극 또는 고정부재 비어홀(31a)(31b)의 크기에 의해 결정된다.

또한 상기 C-자형 요크(20)는 상기 진동부재(21a)(21b) 사이에 수평한 방향으로 고정 설치한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진동발생장치는직류전원(27)을 코일(26)에 공급되면 C-자형 요크(20)와 상기 진동부재 (21a)(21b)가 자화되어 전자석이 된다.

상기 전자석이 한쌍의 영구자석(24)(25)과의 밀고 당기는 힘 즉 소정의 반발력과 강력한 흡인력에 의해 상기 한쌍의 진동부재(21a)(21b)의 단부가 진동구간인 비어홀(31a)(31b)의 수직범위 이내에서 소정의 진동수로 진동한다. 실험에 의하면 제 1 실시예에서와 마찬가지로 상기 코일(26)에 인가되는 전원(27)을 초당 60회이상 교번시킬 때 진동부재(21a)(21b)가 실제로 60번x2=120번 이상 진동하는 것으로 관측되었다.

본 발명의 실시예를 이상에서 상술하였지만, 본 발명이 그러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니고, 청구범위의 기술범위내에서 그리고 상세한 설명 및 도면 전체에 나타난 기술사상의 범위 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 실시예에 나타난 형상, 개수, 및 재질은 본질적으로 한정적인 것이 아니며, 어떠한 형상, 개수 및 재질이라도 본 발명의 효과를 나타내기만 하면 충분하다.

예를 들어, 영구자석, 고정부재, C-자형코어, 코일 및 절연성 매질 등의 형상, 구조, 재질을 여러 가지 방법으로 변형할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 진동발생장치는 휴대장치에만 사용되는 것으로 한정되지 않으며, 진동을 발생할 필요가 있는 어떠한 장치에라도 이용할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 진동발생장치는 이하의 여러 가지 장점을 가진다.

첫째, 최소의 소모 전류로 강력한 진동을 발생시킬 수 있기 때문에 장시간 사용시에도 배터리의 소모시간을 극대화 할 수 있다 .

둘째, 영구자석, 진동자 및 전자석 등으로 이루어진 간단한 구성에 의해 그 크기와 중량을 줄임은 물론 제조비용을 저감할 수 있다.

셋째, 진동부재가 코어와 일체형으로 연결 구성되므로 내구성이 뛰어나다.

Claims (7)

1. 중앙 양측면에 비어홀이 형성되고 외부로 자기차폐가 가능한 고정부재와; 상기 고정부재내에 N극과 S극을 일정한 간격을 두어 서로 마주보게 하여 그 사이에 자속 통과가 가능한 매질과 밀착 고정된 형태의 영구자석과;

   상기 비어홀에 삽입 고정되며 권선된 코일에 흐르는 전류에 의해 자화되는 C-자형 요크와 진동부재; 그리고

   상기 비어홀에 삽입 고정된 C-자형 요크와 일체형이거나 C-자형 요크와 자기적으로 연결되고 상기 절연성 매질과 소정의 수평거리로 이격되며 탄성과 연성의 성질을 가진 한쌍의 진동부재와 :

   진동부재가 코일에 흐르는 교번전류에 의해 자화될 때 진동부재와 영구자석의 상호 작용력으로 상기 한쌍의 진동부재가 소정의 진동수로 진동하는 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 진동부재는 C-자형 요크의 양단에 한쌍의 연결부재에 의해 압입 고정됨을 특징으로 하는 진동발생장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 영구자석은 강자성체인 네오디뮴 자석(Nd-Fe-B), 페라이트(Ferrite) 자석, 고무(Rubber) 자석, 알리코(Alnico) 자석, SmCo 자석중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
4. 제 1 항과 제 5항에 에 있어서, 상기 C-자형 요크는 고정부재의 수직 또는 수평한 방향으로 고정 설치함을 특징으로 하는 진동발생장치.
5. 중앙 양측면에 수평한 방향으로 한쌍의 비어홀이 형성되고 외부로 자기차폐가 가능한 고정부재와;

   상기 고정부재내에 N극과 S극을 소정의 거리로 이격시켜 서로 마주보는 형태로 고정된 영구자석과;

   상기 한쌍의 비어홀에 삽입 고정되며 권선된 코일에 흐르는 전류에 의해 자화되는 C-자형 요크와 진동부재; 그리고

   상기 한쌍의 비어홀에 삽입 고정된 C-자형 요크와 일체형이거나 C-자형 요크와 자기적으로 연결되며 탄성과 연성의 성질을 가진 한쌍의 진동부재로 구성되어 상기 진동부재가 코일에 흐르는 교번전류에 의해 자화될 때 영구자석과의 상호 작용력으로 상기 한쌍의 진동부재가 소정의 진동수로 진동하는 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 한쌍의 진동부재는 C-자형 요크의 양단에 한쌍의 연결부재에 의해 압입 고정되고 그 단부는 비어홀에 유동가능하게 삽입된 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
7. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 요크 및 진동부재는 높은 투자율과 잔류 자기가 작은 규소강판 등의 성질을 가진 것이 요구되며 상호 수평으로 형성됨을 특징으로 하는 진동발생장치