KR20080052797A - 선형 진동 엑츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 진동 엑츄에이터에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 휴대폰의 진동기능을 수행하도록 하는 선형 진동 엑츄에이터의 구조를 개선하여 같은 전력으로 더 안정되고 큰 진폭을 확보할 수 있으며 조립의 작업공정이 용이하도록 하기 위하여 개발된 선형 진동 엑츄에이터에 관한 것이다.

본 발명의 선형 진동 엑츄에이터는, 저면은 개방되고 상면 중앙에는 일정 크기의 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀의 내주면을 따라 연직방향 아래로 소정길이 연장되는 장착리브가 형성되는 원통형의 케이스와; 상기 케이스의 장착리브 저면에 상응하는 링 형상의 내측판과, 상기 케이스의 내주면 보다 소폭 작은 외경을 가지는 링 형상의 외측판과, 상기 내측판과 외측판을 일체로 연결하는 적어도 3개 이상의 연결판으로 구성되는 스프링과; 원판형의 형상을 가지고 상기 케이스의 저면이 결합하며 상면 중앙을 중심으로 하는 일정 내경 및 외경을 가지는 원통형의 코일어셈블리가 일정 높이 돌출되어 있는 기판과; 상기 코일어셈블리의 외경보다 큰 내경을 가지고 내주면 하단에는 소폭 내경이 확장되는 걸림부가 단턱지게 형성되며, 외경은 상기 스프링과 동일하되 상면의 외주면을 따라 적어도 상기 장착리브의 길이만큼 돌출되어 상면이 상기 스프링의 외측판 저면과 접합되는 간격유지턱이 돌출된 진동자와; 상기 진동자의 걸림부를 포함하는 내주면에 상응하는 외경을 가지고 내경은 상기 코일어셈블리에 인접하게 형성되며 저면은 개방되고 상면은 폐쇄되는 요크와; 상기 코일어셈블리의 내경에 인접하도록 하는 외경을 가지고 상기 요크의 저 면 중앙에 장착되는 원주형의 마그네트와; 상기 마그네트와 동일한 외경을 가지고 그 저면에 장착되는 플레이트를 포함하여 구성된다.

진동, 휴대폰, 판스프링

Description

선형 진동 엑츄에이터{Linear Type Vibration Actuator}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동작을 나타낸 개념도

도 4는 종래 선형 진동 엑츄에이터를 나타낸 단면도

도 5는 종래 선형 진동 엑츄에이터의 동작을 나타낸 개념도

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 케이스 2 : 기판

3 : 스프링 4 : 진동자

5 : 요크 6 : 마그네트

7 : 플레이트 11 : 관통홀

12 : 장착리브 13 : 스프링장착부

21 : 코일어셈블리 31 : 내측판

32 : 외측판 33 : 연결판

41 : 걸림부 42 : 간격유지턱

81 : 케이스 82 : 판스프링

83 : 마그네트 84 : 요크

85 : PCB판넬 86 : 코일어셈블리

본 발명은 선형 진동 엑츄에이터에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 휴대폰의 진동기능을 수행하도록 하는 선형 진동 엑츄에이터의 구조를 개선하여 같은 전력으로 더 큰 진폭을 확보할 수 있으며 조립의 작업공정이 용이한 선형 진동 엑츄에이터에 관한 것이다.

휴대폰으로 대표되는 착신 기기에서 가장 중요한 것은 신호의 착신을 알려주는 알람기능이며 이는 벨소리 또는 진동으로 알려주도록 하고 있다. 특히 이러한 진동기능은 벨소리에 의한 소음으로 타인에게 피해를 줄 우려가 있을 경우 또는 시끄러운 곳과 같이 벨소리를 인지하기 힘든 곳에서 벨소리와 함께 진동하여 착신을 인지할 수 있는 수단을 추가하는 등 휴대용 통신기기에서는 필수적인 요소로 사용되고 있다.

이러한 진동을 일으키는 수단으로는, 축이 편심되거나 무게 중심이 일측으로 불균형하게 분배된 모터를 회전시켜 진동을 발생시키는 진동모터가 있으나, 이러한 진동모터의 경우 모터 회전시 브러쉬가 세그먼트(Segment)와 세그먼트 사이의 극간을 지나면서 기계적인 마찰 및 전기적인 스파크가 발생하는 문제점 있으며 그 수명이 길지 않은 단점이 있다.

이러한 진동모터의 단점을 극복하기 위하여 개발된 것이 선형 진동 엑츄에이 터인데, 이 선형 진동 엑츄에이터는 판스프링에 장착된 진동자가 마그네트와 코일 사이의 전자기력에 의해서 진동하기 때문에 기계적인 마찰이 발생하지 않고 소형화가 가능한 장점이 있어 현재는 여러 가지 형태로 개발되고 있다.

도 4는 종래 기술에 따른 선형 진동 엑츄에이터의 일 예를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 종래 선형 진동 엑츄에이터의 동작을 나타낸 개념도이다.

도시된 바와 같이, 종래 선형 진동 엑츄에이터는, 저면이 개방된 원통형의 케이스(81)의 내부에 판스프링(82)이 장착되고, 상기 판스프링(82)의 저면에 요크(84), 마그네트(83), 플레이트(87) 및 진동자(88)가 차례로 장착되며, 상기 요크(84)와 마그네트(83) 사이의 간극에 코일어셈블리(86)가 위치하도록 PCB판넬(85)에 장착되는 구조를 가진다.

이러한 종래 기술에 따른 선현 진동 엑츄에이터는 상기 코일어셈블리(86)에 착신신호가 인가되면, 상기 마그네트(83)와 진동자(88)가 장착되어 있는 상기 판스프링(82)이 수직왕복운동을 하도록 구성되어 있다.

도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 선형 진동 엑츄에이터는, 상기 판스프링(82)의 외측 테두리가 케이스(81)의 상단 내측에 결합하고, 상기 판스프링(82)의 중앙부 저면에 요크(84), 마그네트(83) 및 플레이트(87)가 장착되며, 진동자(88)는 상기 요크(84)의 외주면에 결합하는 구조이다.

그러나, 중앙부에 요크(84)가 결합되어 있는 판스프링(82)의 외측 테두리를 케이스(81)의 상단 내측에 고정하는 작업이 곤란할 뿐만 아니라 판스프링(82)의 상하 진동이 중앙에서 발생하기 때문에 판스프링(2)의 테두리에서 상하 진동이 일어나는 것에 비하여 최대 진폭이 작아지는 문제가 있었다.

또 이러한 조립과정의 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제055094호 "판 스프링 일체형 케이스를 구비하는 선형 진동 엑츄에이터"에서는 이러한 조립공정중 케이스와 판스프링의 접합공정을 줄이도록 하였으나, 이러한 일체화된 케이스의 제조단가가 상승하며, 나머지 부품을 접합하는 과정이 어려워지는 문제점이 있었다.

따라서, 판스프링을 진동 폭을 최대화할 수 있도록 하여 같은 전력으로 에너지의 낭비가 없는 효과적인 진동을 구현하고, 조립공정이 용이하도록 한 선형 진동 엑츄에이터의 개발이 요구되는 바이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 같은 전력으로 더 안정되고 큰 진폭을 확보할 수 있으며 조립의 작업공정이 용이하도록 하기 위하여 개발된 선형 진동 엑츄에이터를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 저면은 개방되고 상면 중앙에는 일정 크기의 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀의 내주면을 따라 연직방향 아래로 소정길이 연장되는 장착리브가 형성되는 원통형의 케이스와;

상기 케이스의 장착리브 저면에 상응하는 링 형상의 내측판과, 상기 케이스의 내주면 보다 소폭 작은 외경을 가지는 링 형상의 외측판과, 상기 내측판과 외측 판을 일체로 연결하는 적어도 3개 이상의 연결판으로 구성되는 스프링과;

원판형의 형상을 가지고 상기 케이스의 저면이 결합하며 상면 중앙을 중심으로 하는 일정 내경 및 외경을 가지는 원통형의 코일어셈블리가 일정 높이 돌출되어 있는 기판과;

상기 코일어셈블리의 외경보다 큰 내경을 가지고 내주면 하단에는 소폭 내경이 확장되는 걸림부가 단턱지게 형성되며, 외경은 상기 스프링과 동일하되 상면의 외주면을 따라 적어도 상기 장착리브의 길이만큼 돌출되어 상면이 상기 스프링의 외측판 저면과 접합되는 간격유지턱이 돌출된 진동자와;

상기 진동자의 걸림부를 포함하는 내주면에 상응하는 외경을 가지고 내경은 상기 코일어셈블리에 인접하게 형성되며 저면은 개방되고 상면은 폐쇄되는 요크와;

상기 코일어셈블리의 내경에 인접하도록 하는 외경을 가지고 상기 요크의 저면 중앙에 장착되는 원주형의 마그네트와;

상기 마그네트와 동일한 외경을 가지고 그 저면에 장착되는 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 장착리브의 하단에는 그 폭이 일정 넓이 확장하는 스프링장착부가 형성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 선형 진동 엑츄에이터는, 도시된 바와 같이, 원통형 케이스(1), 원형 스프링(3), 환형 진동자(4), 원통형 요크(5), 원주형 마그네트(6), 및 원판형 플레이트(7)와, 기판(2)의 상면에 장착된 원통형 코일어셈블리(21)로 구성된다.

본 발명에 있어서, 상기 케이스(1)는 저면이 개방되고 상면 중앙에는 일정 크기의 관통홀(11)이 형성되며, 상기 관통홀(11)의 내주면을 따라 연직방향 아래로 소정길이 연장되는 장착리브(12)가 형성되어 있다.

상기 스프링(3)은, 상기 케이스(1)의 장착리브(12) 저면에 상응하는 링 형상의 내측판(31)과, 상기 케이스(1)의 내주면보다 작은 외경을 가지는 링 형상의 외측판(32)과, 상기 내측판(31)과 외측판(32)을 일체로 연결하는 적어도 3개 이상의 연결판(33)으로 구성되어 있다.

본 발명에서, 상기 스프링(3)의 내측판(31)은 상기 케이스(1)의 장착리브(12)의 하단에 고정된다. 예를 들어, 상기 내측판(31)은 장착리브(12)의 하단에 용접되어 있다.

이어서, 상기 기판(2)은 원판형으로 상기 케이스(1)의 저면이 결합한다. 상기 기판(2)의 상면 중앙에는 코일어셈블리(21)가 설치된다. 상기 코일어셈블리(21)는 원통형상으로, 일정 내경 및 외경을 가지되 외경은 후술하는 원통형 요크(5)의 내경보다 작다.

상기 진동자(4)는 상기 코일어셈블리(21)의 외경보다 큰 내경을 가지고 내주 면 하단에는 내경이 확장되어 형성된 걸림부(41)가 단턱지게 형성되며, 외경은 상기 스프링(3)과 동일하되 상면의 외주면을 따라 상기 간격유지턱(42)이 설치되어 있다. 상기 간격유지턱(42)의 진동자(4)와 일체로 형성되거나, 진동자(4)의 상면에 용접되어 이루어진다. 그리고 상기 간격유지턱(42)의 상면은 상기 스프링(3)의 외측판(32)의 저면과 접합된다. 바람직하게, 상기 간격유지턱(42)은 상기 장착리브(12)의 길이만큼 상부로 돌출되어 있다.

그리고, 상기 요크(5)는, 저면이 개방되고 상면은 폐쇄된 원통체로서, 그 외경은 상기 진동자(4)의 걸림부(41)를 포함하는 내주면에 밀접하게 결합할 수 있는 크기를 갖고, 그 내경은 상기 코일어셈블리(21)가 삽입될 수 있는 크기를 갖는다.

상기 마그네크(6)는 원주형상으로 상기 요크(5)의 저면 중앙에 장착되고, 그 외경은 상기 코일어셈블리(21)의 내부에 삽입될 수 있는 크기를 갖는다. 그리고 상기 마그네트(6)의 저면에 장착된 플레이트(7)는 마그네트(6)와 동일한 외경을 갖는다.

이와 같이, 본 발명에 따른 선형 진동 엑츄에이터는, 상기 스프링(3)의 내측판(31)은 케이스(1)의 장착리브(12)에 고정되고 상기 스프링(3)의 외측판(32)은 자유단을 형성하므로, 상기 자유단에 결합하는 진동자(4)와 요크(5) 마그네트(6) 및 플레이트(7)는 운동이 보다 원활하게 이루어진다.

또한, 상기 케이스(1)의 중앙에 관통홀(11)을 형성함으로써 케이스(1)의 두께를 최소화하면서도 상기 요크(5)와 마그네트(6)의 상하 진동을 자유롭게 하여 상하 진동 폭을 최대로 할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 장착리브(12)의 하단에는 그 폭이 일정 넓이 확장하는 스프링장착부(13)를 형성하여 스프링(3)의 내측판(31)과의 접합력을 높일 수 있다. 이는 반복되는 진동에 의하여 스프링(3)과 케이스(1)의 접합부분이 누적된 힘에 의하여 분리될 우려가 많기에 이를 보강하기 위하여 접합면적을 늘리기 위한 것이다.

이러한 상기 선형 진동 엑츄에이터의 조립은, 스프링(3)과 진동자(4)와 요크(5)와 마그네트(6) 및 플레이트(7)가 조립된 진동부를 상기 케이스(1)의 스프링장착부(13)에 용접하고, 기판(2)를 조립함으로써 용이하게 이루어진다. 이때 케이스(1)의 상부에 관통홀(11)이 형성되어 있으므로 상기 장착리브(12)의 스프링장착부(13)에 스프링(3)를 용접하는 것이 용이하다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동작을 나타낸 개념도로서, 상기 선형 진동 엑츄에이터의 최대 진폭은 스프링(3) 상면과 케이스(1)의 내측 상부와의 거리, 및 진동자(4)와 상기 케이스(1)와 결합되는 기판(2)의 상면과의 거리에 의하여 그 진폭이 결정될 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 상기 케이스의 중앙에 관통홀을 형성하고, 스프링의 외측에 자유단을 형성함으로써, 요크와 마그네트의 상하 진동을 자유롭게 하여 진동 폭을 최대로 하면서도 케이스의 두께를 최소로 함과 아울러 용접이나 접착작업을 용이하게 실시할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 케이스, 스프링, 진동자, 코일어셈블리, 요크, 마그네트 및 플레이트를 포함하여 구성되는 선형 진동 엑츄에이터에 있어서,

   상기 케이스는, 저면이 개방되고 상면 중앙에는 일정 크기의 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀의 내주면을 따라 연직방향 아래로 소정길이 연장되는 장착리브가 형성되고;

   상기 스프링은, 상기 케이스의 장착리브 저면에 상응하는 링 형상의 내측판과, 상기 케이스의 내주면 보다 소폭 작은 외경을 가지는 링 형상의 외측판과, 상기 내측판과 외측판을 일체로 연결하는 적어도 3개 이상의 연결판으로 구성되며;

   상기 진동자는, 상기 스프링의 외측판의 하면에 결합하되, 상기 코일어셈블리의 외경보다 큰 내경을 가지고, 그 외경은 상기 스프링과 동일하되 상면의 외주면을 따라 적어도 상기 장착리브의 길이만큼 돌출되어 상면이 상기 스프링의 외측판 저면과 접합되는 간격유지턱이 돌출되게 형성되고;

   상기 마그네트와 플레이트가 결합된 요크는, 상기 진동자의 내경에 일체로 결합하며;

   상기 코일어셈블리는, 상기 마그네트와 요크 사이의 간격에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선형 진동 엑츄에이터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 장착리브의 하단에는 그 폭이 일정 넓이 확장하는 스프링장착부가 형성됨을 특징으로 하는 선형 진동 엑츄에이터.
3. 저면은 개방되고 상면 중앙에는 일정 크기의 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀의 내주면을 따라 연직방향 아래로 소정길이 연장되는 장착리브가 형성되는 원통형의 케이스와;

   상기 케이스의 장착리브 저면에 상응하는 링 형상의 내측판과, 상기 케이스의 내주면 보다 소폭 작은 외경을 가지는 링 형상의 외측판과, 상기 내측판과 외측판을 일체로 연결하는 적어도 3개 이상의 연결판으로 구성되는 스프링과;

   원판형의 형상을 가지고 상기 케이스의 저면이 결합하며 상면 중앙을 중심으로 하는 일정 내경 및 외경을 가지는 원통형의 코일어셈블리가 일정 높이 돌출되어 있는 기판과;

   상기 코일어셈블리의 외경보다 큰 내경을 가지고 내주면 하단에는 소폭 내경이 확장되는 걸림부가 단턱지게 형성되며, 외경은 상기 스프링과 동일하되 상면의 외주면을 따라 적어도 상기 장착리브의 길이만큼 돌출되어 상면이 상기 스프링의 외측판 저면과 접합되는 간격유지턱이 돌출된 진동자와;

   상기 진동자의 걸림부를 포함하는 내주면에 상응하는 외경을 가지고 내경은 상기 코일어셈블리에 인접하게 형성되며 저면은 개방되고 상면은 폐쇄되는 요크와;

   상기 코일어셈블리의 내경에 인접하도록 하는 외경을 가지고 상기 요크의 저면 중앙에 장착되는 원주형의 마그네트와;

   상기 마그네트와 동일한 외경을 가지고 그 저면에 장착되는 플레이트로 구성됨을 특징으로 하는 선형 진동 엑츄에이터.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 장착리브의 하단에는 그 폭이 일정 넓이 팽창하는 스프링장착부가 형성됨을 특징으로 하는 선형 진동 엑츄에이터.

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