KR20100006718A - 진동 발생 장치 - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 진동 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명의 진동 발생 장치에 따르면 사용자에게 다양한 느낌의 진동을 제공할 수 있으며, 비교적 단순한 제조 공정으로 제품을 제조할 수 있어 제조비를 경감할 수 있으며, 신뢰성 높은 진동 발생 장치를 제조할 수 있다.
진동 발생 장치, 멀티 모드, 대칭형, 적층형

Description

진동 발생 장치{Apparatus for generating vibration}
본 발명은 진동 발생 장치에 관한 것이다.
진동 발생 장치는 휴대용 단말기의 착신을 알리는 등의 목적으로 널리 사용되고 있으며, 근래 들어서는 게임 장치에도 장착되어 사용자에게 게임의 진행 상태를 알리기 위한 목적으로 그 사용이 늘고 있다.
진동 발생 장치의 대표적인 예로서는 진동 모터가 있는데, 이들 진동 모터는 편심질량을 가지는 로터가 회전 동작을 함으로써 진동이 발생하도록 하는 장치이다. 그러나, 진동모터는 편심 부하에 따른 회전축의 열화와, 브러쉬에서 발생되는 스파크로 인한 내구성의 한계, 부품수의 과다로 인한 제조비의 증가 등의 문제가 있어, 그 대안이 요구되는 실정이다.
또한, 종래의 진동 발생 장치는 단일 모드로 발생되는 진동으로 인하여 사용자에게 다양한 느낌의 진동을 제공할 수 없어서, 서로 다른 모드를 가지는 다수 개의 진동모터를 피설물품에 설치해야 하는 문제점이 발생하였다.
다중 모드로 진동을 발생하기 위해 서로 다른 모드의 진동 모터를 피설물품에 설치하는 경우, 상기 피설물품의 내부 구조가 복잡해지고 제조 공정이 복잡해 져, 결과적으로 제조비가 증가하고, 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 진동 발생 장치의 제조 공정을 단순화하고, 제조비를 경감하며, 제품의 신뢰성을 높이는 진동 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 서로 다른 공진 주파수를 가지는 다수의 스프링 어셈블리를 포함함으로써 다양한 느낌의 진동을 발생하는 진동 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치는 전류 인가시 자속을 형성하는 코일 어셈블리; 상기 코일 어셈블리와의 상호 작용으로 전자기력을 발생하는 다수의 자석 어셈블리; 상기 전자기력의 작용으로 진동을 발생하는 다수의 스프링 어셈블리; 상기 진동을 외부로 전달하는 전달 부재;를 포함하며, 상기 다수의 자석 어셈블리 및 상기 다수의 스프링 어셈블리는 상기 코일 어셈블리를 공유한다.
본 발명에 따르면 사용자에게 다양한 느낌의 진동을 제공할 수 있으며, 비교적 단순한 제조 공정으로 제품을 제조할 수 있어 제조비를 경감할 수 있으며, 신뢰성 높은 진동 발생 장치를 제조할 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치의 조립 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치(1)는 전류 인가시 자속을 형성하는 코일 어셈블리(11), 상기 코일 어셈블리(11)와의 상호 작용으로 전자기력을 발생하는 다수의 자석 어셈블리(12,12') 및 상기 전자기력의 작용으로 진동을 발생하는 다수의 스프링 어셈블리(13,13'), 상기 진동을 외부로 전달하는 전달 부재(14)를 포함하며, 상기 다수의 자석 어셈블리(12,12') 및 상기 다수의 스프링 어셈블리(13,13')는 상기 코일 어셈블리(11)를 공유한다.
상기 코일 어셈블리(11)는 외부로부터 전류가 인가되는 경우 자속을 형성한다. 상기 코일 어셈블리(11)는 외부로부터 인가되는 전류에 의해 자속을 형성하는 코일부(111) 및 상기 코일부(111)가 형성한 자속의 밀도를 증가시키는 코어부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 코일부(111)는 소정의 굵기의 도선이 상기 코어부(미도시)를 중심으로 다수 번 감긴 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 상기 도선에 전류가 인가되는 경우 상기 코일부(111)를 통해 자속이 형성되며, 인가된 전류가 변화하는 경우 이에 따라 자속도 변화하여 상기 코일부(111)의 주변에 형성된 자기장의 세기도 변화한다. 상기 코어부(미도시)는 상기 코일부(111)가 형성한 자속의 자속 밀도를 증가시킨다. 상기 코어부(미도시)는 상기 코일부(111)의 중심을 통과하도록 위치하며, 재질은 상기 코일부(111)에 인가되는 전류를 차단한 경우 탈자가 잘되는 재질로 구성되 며 이는 규소강, 페라이트 코어 등일 수 있다.
상기 코일 어셈블리(11)는 상기 코어부(미도시)가 포함되는 대신 상기 코일부(111) 내부에 빈 공간을 형성하여 상기 자석 어셈블리(12,12')를 삽입할 공간을 확보할 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 코일 어셈블리(11)는 상기 코일부(111) 및 상기 코일부(111)를 FPC(Flexible Printed Circuit)(15)에 고정시키는 허브(hub)(112)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 코일부(111)가 형성하는 자속은 상기 코어부(미도시)가 포함되는 경우보다 감소한다.
상기 FPC(15)는 상기 코일부(111)에 인가되는 전류를 공급하는 전극을 제공한다. 상기 코일부(111)를 구성하는 도선의 양단은 상기 FPC(15)에 납땜으로 연결되어 외부로부터 전류를 공급받을 수 있다.
상기 자석 어셈블리(12,12')는 상기 코일 어셈블리(11)와의 상호 작용을 통해 전자기력을 발생한다. 상기 자석 어셈블리(12,12')는 자기장을 형성하는 자석부(121,122) 및 상기 자석부(121,122)를 수용하며 상기 자석부(121,122)에 의해 자화되어 추가적인 자기장을 형성하는 요크(yoke)부(123,124)를 포함할 수 있다.
상기 자석부(121,122)는 영구 자석일 수 있으며, 전원이 인가되는 경우에 자성을 띠는 전자석일 수 있다. 상기 자석부(121,122)는 상기 스프링 어셈블리(13,13')의 개수만큼 상기 진동 발생 장치(1)에 포함될 수 있다. 이 경우, 각각의 스프링 어셈블리(13,13')는 상기 자석부(121,122)가 포함된 상기 자석 어셈블리를 하나씩 포함한다.
상기 코일 어셈블리(11)가 형성한 자속에 의해 생성된 자기장은 상기 자석 어셈블리(12,12')가 생성하는 자기장과 상호 작용을 하여 전자기력을 발생한다. 상기 코일부(111)에 인가되는 전류에 대해 온/오프를 반복하는 경우, 상기 자석 어셈블리(12,12')에 작용하는 전자기력이 발생과 소멸을 반복하면서 상기 자석 어셈블리(12,12')에 외력을 가할 수 있다. 또는, 상기 코일부(111)에 인가되는 전류의 방향을 주기적으로 변화시켜, 상기 코일 어셈블리(11)의 극성, 즉 N극과 S극을 변화시켜 상기 자석 어셈블리(12,12')에 인력과 척력을 작용하여 외력을 가할 수 있다. 상기 자석 어셈블리(12,12')는 상기 스프링 어셈블리(13,13')에 고정되어 상기 외력을 상기 스프링 어셈블리(13,13')에 전달할 수 있다.
상기 스프링 어셈블리(13,13')는 상기 코일 어셈블리(11)와 상기 자석 어셈블리(12,12') 간에 발생한 전자기력을 외력으로 하여 진동을 발생한다. 상기 스프링 어셈블리(13,13')는 외력을 받아 진동하는 스프링 부재(131,132) 및 상기 스프링 부재(131,132)의 일단에 부착되는 웨이트(weight)(133,134)를 포함할 수 있다.
상기 스프링 부재(131,132)의 타단은 상기 전달 부재에 부착되어 상기 스프링 부재(131,132)에 의해 발생한 진동을 외부로 전달할 수 있다. 상기 스프링 부재(131,132)의 일단에는 상기 웨이트(133,134)가 부착되어 상기 웨이트(133,134)의 자중에 의한 중력 및 관성력을 이용하여 진동량을 증가시킬 수 있다.
도 1 및 도 2에서 상기 웨이트(133,134)는 도넛 형상으로 구성되며, 상기 웨이트(133,134)의 내측에 상기 요크부(123,124)가 부착되며, 상기 요크부(123,124)의 상단은 상기 스프링 부재(131,132)의 일단과 연결되어 상기 스프링 부재(131,132), 상기 웨이트(133,134) 및 상기 자석 어셈블리(12,12')는 일체로 진동 한다.
상기 스프링 부재(131,132)는 일단 및 타단에 압축력이 가해지는 경우, 상기 일단을 포함하는 평면과 상기 타단을 포함하는 평면의 거리가 감소하면서 최종적으로 상기 일단을 포함하는 평면과 상기 타단을 포함하는 평면이 동일한 평면을 형성할 수 있다. 상기 일단 및 상기 타단에 인장력이 가해지는 경우에는 상기 일단을 포함하는 평면과 상기 타단을 포함하는 평면의 거리는 증가하면서 가해진 인장력(F)을 스프링 부재의 스프링 상수(k)로 나눈 값만큼 거리 차이가 발생한다. (x= F/k) 실시예에 따라서, 상기 스프링 부재(131,132)는 일반적인 코일형 스프링일 수 있다.
상기 전달 부재(14)는 상기 스프링 부재(131,132)의 타단과 연결되어 상기 스프링 어셈블리(13,13')가 발생한 진동을 외부로 전달한다. 도 1 및 도 2에서 상기 전달 부재(14)는 원기둥 형상이지만, 실시예에 따라서 사각 기둥 등의 다각 기둥일 수 있다. 이 경우, 상기 전달 부재(14)의 수평 단면 형상에 따라 상기 스프링 부재(131,132), 상기 웨이트(133,134), 상기 자석 어셈블리(12,12') 등의 형상이 변경될 수 있다.
본 발명의 진동 발생 장치(1)는 다수의 자석 어셈블리(12,12')와 다수의 스프링 어셈블리(13,13')를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치(1)의 상기 다수의 자석 어셈블리(12,12')와 상기 다수의 스프링 어셈블리(13,13')는 상기 코일 어셈블리(11)를 공유할 수 있다. 즉, 하나의 코일 어셈블리(11)에서 생성된 자속을 이용하여 다수의 자석 어셈블리(12,12')가 전자기력을 발생할 수 있다. 또한, 상기 다수의 자석 어셈블리(12,12')가 발생한 전자기력을 이용하여 상기 다수의 스프링 어셈블리(13,13')가 진동을 발생할 수 있다.
따라서, 각각의 자석 어셈블리(12,12') 및 스프링 어셈블리(13,13')마다 코일 어셈블리를 위치시키지 않아 진동 발생 장치의 전체적인 두께 및 부피가 감소하는 장점이 있다. 또한, 상기 코일 어셈블리 및 상기 FPC의 개수가 줄어들어 그에 대응하는 중량만큼 진동 발생 장치의 중량이 감소하는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치(1)의 상기 다수의 자석 어셈블리(12,12') 및 상기 다수의 스프링 어셈블리(13,13')는 상기 코일 어셈블리(11)를 중심으로 대칭적으로 위치할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 코일 어셈블리(11)가 상기 진동 발생 장치(1)의 중앙에 위치하고, 상기 코일 어셈블리(11)으로부터 상방향 및 하방향으로 자석 어셈블리(12,12'), 스프링 어셈블리(13,13')가 순서대로 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치(1)의 상기 다수의 자석 어셈블리(12,12') 및 상기 다수의 스프링 어셈블리(13,13')는 하나의 자석 어셈블리와 하나의 스프링 어셈블리를 한 층으로 하여, 상기 코일 어셈블리를 경계로 적층식으로 위치할 수 있다. 즉, 상기 하나의 자석 어셈블리(12) 및 상기 하나의 스프링 어셈블리(13)가 한 층이라고 하면, 도 1 및 도 2의 진동 발생 장치(1)는 두 층으로 구성되며, 각 층은 높이 방향으로 적층되는 구조이다. 각 층의 경계에는 상기 코일 어셈블리(11)가 위치하며, 상술한 바와 같이 각 층에 포함되는 다수의 스프링 어셈블리(13,13') 및 다수의 자석 어셈블리(12,12')는 상기 코일 어셈블리(11)를 공유 한다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 진동 발생 장치(1)는 세 층 이상으로 구성될 수 있다. 이 경우, 진동 발생 장치(1)는 두 개의 코일 어셈블리(11)가 포함할 수 있다. 각 코일 어셈블리(11)는 각 층의 경계에 위치하여 다수의 자석 어셈블리(12,12') 및 다수의 스프링 어셈블리(13,13')가 상기 코일 어셈블리(11)를 공유하도록 구성될 수 있다.
도 3은 도 1의 진동 발생 장치의 A-A' 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치(1)는 상기 케이스(14) 중앙에 상기 코일 어셈블리(11)가 위치하며, 상기 코일 어셈블리(11)로부터 상측 또는 하측 방향으로 자석 어셈블리(12,12') 및 스프링 어셈블리(13,13')가 순서대로 위치할 수 있다.
상기 스프링 어셈블리(13,13')에 포함되는 상기 스프링 부재(131,132)의 일단은 상기 자석 어셈블리(12,12')에 부착되며, 상기 스프링 부재(131,1332)의 타단은 상기 케이스(14)의 내측에 부착될 수 있다. 따라서, 상기 자석 어셈블리(12,12')와 상기 코일 어셈블리(11)의 상호 작용으로 인한 전자기력을 외력으로 하여 상기 스프링 부재(13)가 진동할 수 있다.
도 3에서, 상기 코일 어셈블리(11)는 코일부(111)만 포함되어 상기 코일부(111) 내부에는 빈 공간이 형성된다. 따라서, 상기 코일부(111)의 내부 빈 공간에 상기 자석 어셈블리(12,12')의 자석부(121,122)가 위치할 수 있다. 상기 코일부(111)가 형성하는 자속은 상기 코일부(111) 내부 빈 공간에서의 자속 밀도가 상 기 코일부(111) 외부의 자속 밀도보다 더 크다. 따라서, 상기 자석부(121,122)가 상기 코일부(111)의 내부 빈 공간에 위치하는 경우 발생하는 전자기력이 증가하는 장점이 있다.
다만, 상기 코일 어셈블리(11)가 상기 코어부(미도시)를 포함하는 경우에는 상기 자석부(121,122)는 상기 코일부(111) 내부 빈 공간에 위치하지 않고 인접한 지역에 위치하여 전자기력을 발생할 수 있다. 상기 전자기력을 외력으로 발생한 진동은 상기 케이스(14)를 통해 외부로 전달된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치의 진동 과정을 설명하는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스프링 어셈블리(13,13')는 상기 코일 어셈블리(11) 및 상기 자석 어셈블리(12,12')의 상호 작용으로 발생한 전자기력을 외력으로 하여 상하 방향으로 진동을 할 수 있다.
상기 스프링 어셈블리(13,13')에 상기 웨이트(133,134)가 포함되는 경우, 상기 웨이트의 자중에 의한 중력 및 관성력에 의해 상기 진동 발생 장치(1)가 발생하는 진동량은 증가한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 스프링 어셈블리(13,13')는 각각 서로 다른 공진 주파수를 가지도록 구성될 수 있다. 상기 스프링 어셈블리(13,13')의 공진 주파수는 스프링 부재, 웨이트, 자석부 및 요크부의 형상, 위치, 중량 및 자력에 의해 결정될 수 있다.
공진 주파수가 서로 다른 경우, 상기 코일 어셈블리(11)에 인가되는 전류의 주파수에 따라 상기 스프링 어셈블리(13,13')의 진동 여부가 결정된다. 상측 스프링 어셈블리(13)의 공진 주파수를 f1이라고 하고, 하측 스프링 어셈블리(12')의 공진 주파수를 f2라고 한다.
상기 코일 어셈블리(11)에 인가되는 전류의 주파수가 f1인 경우, 상기 상측 스프링 어셈블리(13)가 공진하여 상하 방향으로 진동을 하지만, 상기 하측 스프링 어셈블리(13')는 공진 주파수와 일치하지 않아 진동을 하지 않거나 미소한 진동만이 발생한다.
반대로, 상기 코일 어셈블리(11)에 인가되는 전류의 주파수가 f2인 경우, 상기 상측 스프링 어셈블리(13)는 진동하지 않거나 미소한 진동만이 발생하지만, 상기 하측 스프링 어셈블리(13')는 공진하여 상하 방향으로 진동을 한다.
상기 코일 어셈블리(11)에 인가되는 전류의 주파수가 f1, f2가 아닌 f3인 경우에는 상기 스프링 어셈블리(13,13') 둘 모두가 진동하지 않거나 미소한 진동을 할 것이다.
상기 코일 어셈블리(11)에 인가되는 전류의 주파수가 f1+f2의 합성파인 경우에는, 상기 스프링 어셈블리(13,13') 둘 모두가 공진하여 진동을 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 스프링 어셈블리(13,13')는 동일한 공진 주파수를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 코일 어셈블리(11)에 인가되는 전류의 주파수가 공진 주파수와 일치하는 경우에는 상기 스프링 어셈블리(13,13') 둘 모두가 진동하여 진동량이 2배가 된다.
본 발명의 진동 발생 장치(1)는 상기 스프링 어셈블리(13,13')의 공진 주파 수를 다르게하여 멀티 모드 진동을 구현할 수 있고, 동일하게 하여 진동량을 2배로 증가시킬 수 있다.
도 5는 코일 어셈블리(11)에 인가되는 전류의 주파수에 따른 진동 발생 장치의 진동 발생량을 도시한 그래프이다.
상기 스프링 어셈블리(13,13')의 공진 주파수가 다르게 설정된 멀티 모드 진동 발생 장치의 경우, 전류의 주파수가 각각의 공진 주파수인 f1 또는 f2인 경우에는 진동량이 최대값을 기록하지만, f1 또는 f2로부터 멀어질수록 진동량은 줄어든다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것이며, 이에 한정되지 않는다. 당업자는 위에 설명한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치의 조립 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 진동 발생 장치의 A-A' 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치의 진동 과정을 설명하는 단면도이다.
도 5는 코일 어셈블리에 인가되는 전류의 주파수에 따른 진동 발생 장치의 진동 발생량을 도시한 그래프이다.

Claims (7)

  1. 전류 인가시 자속을 형성하는 코일 어셈블리;
    상기 코일 어셈블리와의 상호 작용으로 전자기력을 발생하는 다수의 자석 어셈블리;
    상기 전자기력을 작용받아 진동을 발생하는 다수의 스프링 어셈블리; 및
    상기 진동을 외부로 전달하는 전달 부재;
    을 포함하며,
    상기 다수의 자석 어셈블리 및 상기 다수의 스프링 어셈블리는 상기 코일 어셈블리를 공유하고, 하나의 자석 어셈블리와 하나의 스프링 어셈블리를 한 층으로 하여 상기 코일 어셈블리를 경계로 적층식으로 구성되는 진동 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 자석 어셈블리 및 상기 다수의 스프링 어셈블리는 상기 코일 어셈블리를 중심으로 대칭적으로 위치하는 진동 발생 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자석 어셈블리는 상기 코일 어셈블리의 내측 빈 공간에 위치하는 진동 발생 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스프링 어셈블리의 일단에는 웨이트(weight)가 부착되는 진동 발생 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스프링 어셈블리는 상기 자석 어셈블리를 부착하는 진동 발생 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 스프링 어셈블리는 각각 서로 다른 공진 주파수를 가지는 진동 발생 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 코일 어셈블리에 인가되는 전류의 주파수가 상기 다수의 스프링 어셈블리 중 하나의 공진 주파수와 일치하는 경우, 상기 전류의 주파수와 일치하는 공진 주파수의 스프링 어셈블리가 진동하는 진동 발생 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101331649B1 (ko) * 2011-08-18 2013-11-20 삼성전기주식회사 선형진동모터
KR20220000051U (ko) * 2020-06-30 2022-01-06 이재언 고출력 진동발생 장치

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