KR20080021716A - 편평형 진동 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

(과제) 편평 박형인 형상을 유지하면서 감지하기에 충분한 진동을 얻을 수 있는 진동 액츄에이터.

(해결 수단) 가동자에 구비되는 마그넷이 자력에 관하여 반발 방향으로 2개 고착되고, 그 가동자가 하우징 내부에 있는 고정자의 코일 내측에 배치됨으로써 코일에 교류 전류를 가했을 때에 가동자가 하우징에 충돌하여, 그에 따라 케이스에 진동을 전달하는 구조를 이용함으로써, 소형이며 또한 감지하기에 충분한 진동을 얻을 수 있는 진동 액츄에이터를 실현했다.

가동자, 액츄에이터, 진동, 마그넷

Description

편평 진동 액츄에이터 {FLAT VIBRATION ACTUATOR}

본 발명은, 휴대 전화 등의 이동체 통신 기기 및 휴대 액정 게임기 등에 탑재되는 진동 리니어 액츄에이터에 관한 것이다.

현재, 휴대 전화 등의 정보 휴대 기기에는 착신 호출용 또는 음악 연동용으로서 진동 발생 장치가 사용된다. 이 진동 발생 장치로서 종래는 언밸런스 웨이트를 회전축에 붙인 원통형 모터가 사용되어 왔지만, 원통형 모터 자체의 소경화에 한계가 있음과 아울러 실장의 자동화라는 면에서도 문제를 안고 있었다.

이러한 점을 극복하기 위해, 편평형의 언밸런스 웨이트를 회전축에 부착한 코인형 모터가 제안되어 실용화되고 있지만, 코인형 모터는 그 구조상 부착한 기판에 대하여 평행 방향으로 진동하기 때문에, 실제로 탑재하여 사용했을 경우에 감지되기 어려운 문제가 있다.

상기 과제에 대한 해결책으로서 특허 문헌 1에 나타내는 진동 발생 장치가 있어, 코인형 모터와 동일한 스페이스에 들어가, 부착한 기판에 대하여 수직인 진동을 부여하는 것을 가능하게 하고 있다.

또한, 추가로, 부착한 기판에 대하여 수직인 진동을 부여하는 장치로서, 진동 기능과, 스피커 기능과, 부저 기능을 겸비한 다기능 진동 액츄에이터가 개발되 고 있다.(특허문헌 2 참조)

[특허문헌 1] 일본공개특허공보 2003-154314

[특허문헌 2] 일본공개특허공보 평10-14194

(발명이 해결하고자 하는 과제)

그러나, 특허 문헌 1에 나타내는 진동 발생 장치는 스프링에 의해 가동부를 지지하는 구조이기 때문에 고유 진동수 부근의 주파수로밖에 진동을 얻을 수 없어, 예를 들면 음악에 맞추어 진동시키는 경우, 저주파(10Hz 부근)에서의 진동은 어려워진다. 또한, 가동자(可動子)인 외측 요크가 원반의 가운데를 뚫은 둥근 형상으로 형성되어 있기 때문에, 진동을 얻기 위해 충분한 가동자로서의 중량을 얻는 것이 어렵다.

또한, 다기능 액츄에이터에 관해서는 스피커 음원으로서도 사용하는 기능상, 재질의 내열성이라는 문제를 안고 있어, 본 발명과 동일하게 편평하고 충돌에 의해 진동을 얻는 구조인 특허 문헌 2에 나타내는 알림용 진동 발생 장치에는, 기판 조립시에 사용되는 납땜 리플로우 공정에 넣는 것이 곤란하다는 결점이 있다. 또한, 음원과 진동의 양쪽의 기능을 겸비하기 때문에, 한정된 두께 치수 중에서 음향 특성과 진동 특성의 양쪽을 만족시키는 것은 곤란했다.

그래서, 본 발명은 진동 발생 장치로서의 기능에 특화하여, 상기에 열거한 각 진동 디바이스에 비하여 부품 점수를 줄여 합리화함으로써, 제조 비용을 억제하는 구성과, 그 구성에 적합한 구동 방법에 따라, 휴대 전화 등에 탑재했을 때, 편평 박형에도 불구하고 감지하기에 충분한 진동을 얻는 진동 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명에서는, 진동 방향으로 착자(着磁)된 마그넷을 구비한 가동자와, 그것을 수납하는 하우징과, 가동자를 구동시키는 진동 방향을 축으로 하여 감겨진 코일을 갖는 고정자로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 마그넷의 사이에 판(板) 형상의 자성체를 배치한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 가동자에 구비되어 있는 마그넷을 반발 방향으로 고착하는 방법으로서, 2개의 마그넷이 접하고 있는 상태로 2개의 마그넷을 가장자리를 따라 고정하도록 하는 마그넷 홀더를 이용함으로써 고착하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 4 에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 가동자에 구비되는 마그넷이 1개로 진동 방향에 대하여 동일한 방향으로 착자되어 있고, 자속이 반발하는 방향으로 배치되어 있는 2개의 코일을 구비하는 고정자의 내측에 가동자를 배치하여, 그 2개의 코일이 발생하는 자계(磁界)와 마그넷이 갖는 자계의 상호 작용에 따라 가동자가 진동하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 5에 기재된 발명에서는, 청구항 1∼4에 기재된 어느 한 항의 발명에 있어서, 가동자와 코일로 이루어지는 자기(磁氣) 회로의 효율을 올리기 위해 고정자 또는 케이스의 외측에 자성체를 배치한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 6에 기재된 발명에서는, 청구항 1∼5에 기재된 어느 한 항의 발명에 있어서, 구동시에 가동자가 발생하는 이음(異音) 등을 흡수하기 위해 댐퍼(damper)를 가동자 또는 커버에 배치한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 7에 기재된 발명에서는, 청구항 1∼6에 기재된 어느 한 항의 발명에 있어서, 가동자의 단면이 R형상, 모따기 형상, 테이퍼부의 적어도 하나를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 8에 기재된 발명에서는, 청구항 1∼7에 기재된 어느 한 항의 발명에 있어서, 진동 방향으로 신장시킨 샤프트가 가동부를 관통하여 커버에 고정되고, 가동자의 샤프트와 접하는 부분에 축베어링을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 9에 기재된 발명에서는, 청구항 1∼8에 기재된 어느 한 항의 발명에 있어서, 가동자와, 고정자 또는 하우징과의 간극(隙間)을 조정함으로써, 구동시에 간극을 흐르는 공기의 이동량을 제한하는 것을 특징으로 하고 있다.

(발명의 효과)

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 종래의 진동 액츄에이터가, 저울추를 구비한 가동자를 지지하고 있는 탄성체에 의해 케이츠측에 진동을 전달하고 있는 것에 대하여, 본 발명은, 2개의 마그넷으로 이루어지는 가동자의 움직임을 충돌에 의해 바로 케이스측에 진동을 전달하기 때문에, 충돌이 없는 진동 액츄에이터에 비하여 순간적으로 강한 진동을 얻을 수 있다. 또한, 마그넷 2개에 의해 가동자를 구성하고 있기 때문에, 저울추 등의 부품을 추가하지 않아도 가동자의 중량이 충분한 것이 되어, 부품 점수를 줄일 수 있다.

또한, 편평형의 형상으로 함으로써 진동 방향이 부착 기판에 대하여 수직으로 되어, 실제로 휴대 전화 등의 이동체 통신 기기에 탑재한 경우에 소지자가 진동을 감지하기 쉽게 된다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 고착된 2개의 마그넷의 사이에 판 형상의 자성체를 끼움으로써 마그넷의 자속을 진동 방향에 면(面)한 부분으로 좁힐 수 있어, 구동할 때의 자기(磁氣) 효율을 향상시킬 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 마그넷 홀더를 이용하여 마그넷을 고정함으로써, 접착하는 경우와 비교하여 조립을 용이하게 행할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 2개의 코일을 교류 전류 입력시에 발생하는 자계가 반발하는 방향으로 배치함으로써, 2개의 반발하는 마그넷을 고착할 필요가 없어지고, 충돌에 의한 진동이란 효과를 유지한 채로 조립을 용이하게 행할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 외측에 자성체를 배치함으로써 코일로부터 누설되는 자속을 없애, 가동자와 코일로 이루어지는 자기 회로의 자기 효율의 향상을 얻을 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 충돌 부분에 댐퍼를 설치함으로써 가동부의 파손이나 이음을 막으면서 강한 진동을 얻을 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 진동중에 가동자가 코일 등에 접촉, 파손한다는 사태를 막을 수 있다.

청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 베어링을 구비한 샤프트에 의해 가동자의 움직임을 일정 방향으로 유지하여, 흔들림이 없는 안정된 진동을 얻을 수 있다.

청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 가동자와, 케이스 또는 코일의 사이의 간극을 조정함으로써 구동시에 간극을 흐르는 공기의 이동량을 제한하여, 공기의 유동 저항을 댐퍼로서 사용함으로써 원활하게 구동시킴과 아울러, 가동자와 다른 부품에 의한 충돌음을 저감할 수 있고, 밀폐된 하우징 속에서 구동할 때도 양호한 진동 특성을 얻을 수 있음과 아울러, 주파수 대역폭을 넓게 취할 수 있다.

도1 은 본 발명에 있어서의 제1 실시예에 따른 단면도이다.

도2 는 제1 실시예에 있어서 2개의 마그넷의 사이에 요크를 끼운 경우의 단면도이다.

도3 은 제1 실시예에 있어서 마그넷을 마그넷 홀더로 고정한 경우의 단면도이다.

도4 는 본 발명에 있어서의 제2 실시예에 따른 단면도이다.

도5 는 제2 실시예에 있어서의 2개의 마그넷의 사이에 요크를 끼운 경우의 단면도이다.

도6 은 제2 실시예에 있어서 2개의 마그넷을 마그넷 홀더로 고정한 경우의 단면도이다.

도7 은 본 발명에 있어서의 제3 실시예에 따른 단면도이다.

도8 은 본 발명에 있어서의 제4 실시예에 따른 단면도이다.

도9 는 제1 내지 제4 실시예에 있어서 외측에 자성체를 배치하여 자기 효율을 올린 경우의 배치도이다.

도10 은 본 실시예에서의 기본적인 구동 방향이다.

도11 은 실시예 1, 도1 에 있어서의 구성 부품의 사시도(상면 형상이 원형인 경우)이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10, 11, 12 : 마그넷

20, 21, 22 : 코일

30, 31, 32, 33 : 커버

40 : 마그넷 홀더

50, 51 : 댐퍼

60 : 요크

70 : 샤프트

80 : 축베어링

90 : 케이스

100 : 진동 액츄에이터

110 : 자성체

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하에 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 진동 액츄에이터에 대 하여 설명한다.

(실시예 1)

도1 에 본 발명에서 이용하는 제1 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 본 실시 형태에 따른 진동 액츄에이터는 커버(30, 31)로 이루어지는 하우징과, 마그넷(10, 11)과 댐퍼(50, 51)로 이루어지는 가동자, 또한 코일(20)로 이루어지는 진동 액츄에이터이다. 도11 에 본 실시 형태의 사시도를 나타낸다. 도11 에서는 원형의 평면 형상으로 되어 있지만, 평면 형상에 관해서는 타원 형상, 원형상, 다각형 등, 탑재하는 방식에 따라 선택하는 것이 가능하다.

본 실시 형태에 따른 진동 액츄에이터는 코일(20)에 교류 전류를 흐르게 하여, 그에 따라 가동자를 구동시키는 구조이다. 도10 을 이용하여 설명하면, 마그넷(10)과 마그넷(11)이 반발 방향의 자극으로 고착되어 있기 때문에, 코일(20)에 교류 전류를 흐르게 했을 때에 코일(20)이 발생하는 자기(磁氣)와 가동자가 갖는 자력(磁力)에 의해 가동자의 상하단(上下端)에서 자기에 의한 인력과 척력이 발생하여, 댐퍼(50, 51)에 대향하고 있는 커버(30과 31)의 벽면에 교대로 충돌하여 진동을 전달한다.

이 실시 형태에서는 댐퍼(50, 51)를 생략해도 좋고, 마그넷(10, 11)의 각(角)부에 R 또는 모따기, 테이퍼 가공 등을 행함으로써, 가동자가 커버(30)의 코일을 뒤로 한 벽면과 접촉하여 진동의 방해가 되는 것을 막아, 구동시의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 동일한 기술적 인식으로부터 도2 와 같이 마그넷(10)과 마그넷(11)의 사이에 판 형상의 자성체인 요크(60)를 끼워 코일과 가동자로 이루어지는 자기 회로의 자기 효율을 향상시키거나, 도3 에 나타내는 바와 같이 마그넷 홀더(40)를 이용하여 마그넷(10과 11)을 고정해도 좋다. 도1∼도3 의 모두에 관해서도 도시된 R부분을 모따기 또는 테이퍼 가공으로 하거나, 가공하지 않은 채로 사용하는 것은 가능하며, 댐퍼(50과 51)에 관해서도 마그넷(11과 12)에 붙이는 대신에 도3 과 같이 커버(30, 31)에 설치할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 가동자와, 커버(30)의 코일을 뒤로 한 벽면과의 갭을 조정함으로써 진동시의 공기의 이동량을 제한하여, 안정되게 진동시키는 것이 가능해진다.

이 실시 형태에서는, 충돌에 의해 직접 진동을 전달하기 때문에, 통상의 사인(sin)파를 입력하고 있는 진동 액츄에이터보다도 강한 진동을 얻을 수 있다.

(실시예 2)

도4 에 본 발명에서 이용하는 제2 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 본 실시 형태에서 나타내는 진동 액츄에이터는 마그넷(10, 11)과 댐퍼(50과 51), 그리고 축베어링(80)으로 이루어지는 가동자와, 케이스(90), 커버(32, 33), 코일(20)로 이루어지는 고정자와, 가동자를 관통하여 커버에 고정되어 있는 샤프트(70)로 구성되어 있다.

본 실시예에서는 가동자에 축베어링(80)을 설치함과 아울러, 샤프트를 가동자에 설치한 축베어링(80)에 통과시켜 커버(32, 33)에 고정함으로써, 코일(20)과 가동자의 간극을 일정하게 유지하여 흔들림 없는 진동을 얻을 수 있음과 아울러, 가동자와 코일(20)의 간극을 일정하게 유지함으로써 공기의 이동량을 제한하여, 공기를 댐퍼로서 사용함으로써 안정된 진동을 얻을 수 있다.

또한, 가동자의 각부에 R을 마련함으로써 케이스(90)에 가동자를 수납할 때, 코일(20)을 파손시키지 않고, 용이하게 가동자를 케이스 내부에 수납할 수 있다.

본 실시예에서는 동일한 기술적 인식으로부터 도5 에 나타내는 바와 같이 마그넷(10과 11)의 사이에 자성체로 된 판 형상의 요크(60)를 마련하거나, 도6 에 나타내는 바와 같이 마그넷 홀더(40)를 사용하여 마그넷(10)과 마그넷(11)을 고정해도 좋다.

도4∼도6 의 모두에 관해서도 도시된 R부분을 모따기 가공으로 하거나, 가공하지 않은 채로 사용하는 것은 가능하며, 댐퍼(50과 51)에 관해서도 마그넷(11과 12)에 붙이는 대신에 도6 과 같이 커버(32, 33)측에 설치하는 것이 가능하다.

(실시예 3)

도7 에 본 발명에서 이용하는 제3 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 가동자가 마그넷(12)과 댐퍼(50, 51)로 구성되고, 커버(30, 31)와 코일(21, 22)로 고정자가 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는 마그넷(12)이 아니라 코일(21, 22)이, 교류 전류 입력시에 코일(21, 22)이 발생하는 자계가 반발하는 방향으로 배치되어 있고, 이에 따라 실시예 1과 동일하게 가동자를 진동시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 마그넷(12)의 각부에 R이 마련되어 있고, 이에 따라 진동시에 가동자가 코일(21, 22)을 뒤로 한 커버(30)의 벽면에 접촉하여 가동자의 진동을 방해하는 것을 막을 수 있다. 이 R을 모따기 또는 테이퍼 가공으로 변경하 거나, 또는 가공하지 않았다고 해도 진동에 있어서 거의 동일한 효과가 얻어지지만, 전술한 바와 같이 진동시에 가동자가 안정되게 진동하기 위해서는 가공하는 것이 바람직하다. 댐퍼(50, 51)에 관해서도 상기 R의 가공과 동일하게 떼어낸 상태로 구동시키는 것이 가능하다.

또한, 가동자와, 커버(30)의 코일을 뒤로 한 벽면과의 갭을 조정함으로써 진동시의 공기의 이동량을 제한하여, 안정되게 진동시키는 것이 가능해진다.

(실시예 4)

도8 에 본 발명에서 이용하는 제4 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 도8 에 나타내는 단면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 진동 액츄에이터는 실시예 3에 나타낸 진동 액츄에이터에 샤프트(70)와 축베어링(80)을 설치하여 진동시의 흔들림을 없앤 것으로, 이 실시예에 관해서도 실시예 3과 동일하게 댐퍼(50, 51)를 떼어낸 구성으로 구동시킬 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 마그넷(12)에 마련한 R을 모따기 또는 테이퍼 가공으로 하거나, 또는 가공하지 않은 상태라도 구동시킬 수 있지만, 마련하는 편이 조립시에 커버(30)에 가동자를 넣는 것이 용이하게 된다.

본 실시 형태에서는, 샤프트를 사용함으로써, 가동자와, 커버(30)의 코일을 뒤로 한 벽면과의 갭을 조정하고 있다. 이에 따라, 진동시의 공기의 이동량을 제한하여, 공기를 댐퍼로서 사용하고 있어, 안정되게 진동시키는 것이 가능해진다.

상기 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서, 도9 에 나타내는 바와 같이 각 실시 형태를 이용한 진동 액츄에이터(100)의 외측에 자성체(110)를 배치함으로써, 가동 자와 코일로 이루어지는 자기 회로의 자기 효율을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다. 도9 는 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서 형상을 원반 형상으로 한 경우의 예로서, 실제로 제품을 제조할 때는 형상에 관하여 특별히 제한은 없다.

이상 제1 내지 제4 실시 형태에 의하면, 비용이 낮고, 조립이 용이하며 두께를 얇게 유지한 채로 감지하기에 충분한 진동을 발생하는 진동 액츄에이터를 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. 진동 방향으로 착자(着磁)된 마그넷을 구비한 가동자와, 그것을 수납하는 케이스와 케이스의 개구부를 덮는 커버로 이루어지는 하우징과, 가동자를 구동시키는 진동 방향을 축으로 하여 감겨진 코일로 구성되는 고정자로 이루어지는 편평 진동 액츄에이터에 있어서,

   가동자에 구비되는 마그넷이 마그넷의 자력에 관하여 반발 방향으로 2개 고착되고, 그 가동자가 하우징 내부에 있는 고정자의 코일 내측에 배치됨으로써 코일에 교류 전류를 가했을 때에 가동자가 커버에 충돌하여, 그에 따라 진동을 전달하는 편평 진동 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서,

   마그넷의 사이에 판 형상의 자성체를 배치한 편평 진동 액츄에이터.
3. 제1항에 있어서,

   2개의 마그넷을 가장자리를 따라 고정하도록 하는 마그넷 홀더를 이용함으로써 고착하는 편평 진동 액츄에이터.
4. 진동 방향으로 착자된 1개의 마그넷을 구비한 가동자와, 그것을 수납하는 케이스와 커버로 이루어지는 하우징과, 가동자를 구동시키는 진동 방향을 축으로 하 여 감겨진 코일로 구성되는 고정자로 이루어지는 편평 진동 액츄에이터에 있어서,

   고정자에 구비되는 코일이 2개로, 교류 전류 입력시에 가동자의 진동 방향에 대하여 발생하는 자속이 반발하는 방향으로 배치되어 있어, 2개의 코일이 발생하는 자계와 마그넷이 갖는 자계의 상호 작용에 의해 가동자가 진동하는 편평 진동 액츄에이터.
5. 제1∼4항 중 어느 한 항에 있어서,

   케이스의 외측에 자성체를 배치한 편평 진동 액츄에이터.
6. 제1∼5항 중 어느 한 항에 있어서,

   댐퍼를 가동자 또는 커버에 배치한 편평 진동 액츄에이터.
7. 제1∼6항 중 어느 한 항에 있어서,

   가동자의 단면이 R형상, 모따기 형상, 테이퍼부의 적어도 하나를 갖는 편평 진동 액츄에이터.
8. 제1∼7항 중 어느 한 항에 있어서,

   진동 방향으로 신장시킨 샤프트가 가동자를 관통하여 커버에 배치되고, 가동자와 샤프트가 접촉하는 부분에 축베어링을 구비한 편평 진동 액츄에이터.
9. 제1∼8항 중 어느 한 항에 있어서,

   가동자와, 고정자 또는 하우징과의 간극을 조정함으로써, 구동시에 간극을 흐르는 공기의 이동량을 제한한 편평 진동 액츄에이터.

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