KR20100091881A

KR20100091881A - 회전 왕복진동기

Info

Publication number: KR20100091881A
Application number: KR1020090117353A
Authority: KR
Inventors: 이인호
Original assignee: 이인호
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2010-08-19
Also published as: KR101063880B1

Abstract

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상부케이스와 상기 상부케이스와 결합하여 내부에 공간을 형성하는 하부케이스, 상기 상부케이스에 일단이 결합되고 상기 하부케이스에 타단이 결합되는 회전축, 상기 회전축에 결합되고 상기 상부·하부케이스 내부에서 왕복 회전운동하는 반원형태의 회전체 및 상기 회전체의 후방에 배치되어 상기 회전체의 회전 각도를 제한하는 스토퍼를 포함하는 회전 왕복진동기를 제공한다.

진동기, 진동모터, 회전, 코인

Description

회전 왕복진동기{Rotational vibrator}

본 발명은 이동통신 단말기나 게임기 등의 전자 제품에 내장되는 진동모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전체가 왕복 회전하면서 진동을 발생토록 한 회전 왕복진동기에 관한 것이다.

일반적으로 통신기기에서 반드시 필요한 기능 중의 하나가 착신기능이다. 이러한 착신기능으로 많이 사용되는 유형은 멜로디나 벨과 같은 발성 기능과 기기를 떨게 하는 진동기능이 있다. 이 중 특히 진동기능은 스피커를 통해 멜로디나 벨이 외부로 전달되어 타인에게 피해를 입히지 않고자 하는 경우 주로 사용되는데, 이러한 진동을 위해서는 소형의 진동기를 구동시켜 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기가 진동을 할 수 있도록 하는 것이 일반적이다. 또한, 최근에는 터치스크린 휴대폰의 보급이 늘어나면서 진동기는 단순히 멜로디를 대신한 착신기능을 넘어 가상의 터치감을 사용자에게 제공하는 기능이 요구되고 있다.

종래 기술에 따른 회전 진동기는 입력신호의 극성이 바뀜에 따라 회전체의 회전방향이 바뀌는 구조였다. 그러나 종래의 경우 회전 관성에 의해 회전체의 회전각도를 제한하는 것이 쉽지 않았다. 또한, 회전체의 회전방향을 바꾸기 위해서 코 일에 상대적으로 높은 전류를 공급해야하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 스토퍼를 구비함으로써 회전체가 일정한 각도로만 왕복 운동을 제한하는 것을 목적으로 한다.

또한, 탄성체의 스토퍼를 구비하여 회전체가 스토퍼에 부딪히는 순간을 전후로 발생하는 충격을 완화하고 회전방향을 반대로 바꾼 회전체를 가속시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 스프링을 구비함으로써 회전체가 일측으로 회전한 경우 회전체가 중립위치에 놓이도록 회전체에 복원력을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 스토퍼는 탄성체일 수 있다.

상기 회전체의 내부에는 반원형의 공간이 형성되어 있으며, 상기 하부케이스에 고정결합되고 상기 반원형의 공간에 배치되는 코일과 상기 회전체에 결합되고 상기 코일과 마주보도록 배치되는 마그네트를 더 포함할 수 있다.

상기 회전체의 하부 내측으로 결합되는 마그네트와 상기 하부케이스의 내측면에 고정결합되고 상기 마그네트와 마주보도록 배치되는 코일을 더 포함할 수 있다.

상기 회전체의 하부 내측으로 결합되는 코일, 상기 하부케이스의 내측면에 고정결합되고 상기 코일과 마주보도록 배치되는 마그네트, 상기 하부케이스의 내측면에 결합되고 외부전원을 상기 코일에 공급하는 외부전원기판 및 상기 외부전원기판과 상기 코일을 전기적으로 연결하는 브러쉬를 더 포함할 수 있다.

상기 하부케이스의 내측면에 결합되고 외부전원을 상기 코일에 공급하는 외부전원기판을 더 포함할 수 있다.

상기 마그네트에 결합되어 상기 마그네트에 의해 발생되는 자기력선을 차단하는 자성체를 더 포함할 수 있다.

상기 스토퍼와 상기 회전체 사이에 결합되어 상기 회전체의 복원을 돕는 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 상부케이스의 상부면 내측 및 상기 하부케이스의 하부면 내측에 스토퍼 결합부가 형성될 수 있다.

상기 회전축에 결합되는 베어링과 상기 회전체의 전축의 양단에 결합되는 와셔를 더 포함하며, 상기 상부케이스의 상부면 내측 및 상기 하부케이스의 하부면 내측에 회전축 결합부가 형성될 수 있다.

상기 회전체의 회전관성을 높이기 위해 상기 회전체의 외주면 일부가 질량체 로 대체될 수 있다.

본 발명은 스토퍼를 구비함으로써 회전체가 일정한 각도로만 왕복 운동을 제한하는 효과가 있다.

또한, 탄성체의 스토퍼를 구비하여 회전체가 스토퍼에 부딪히는 순간을 전후로 발생하는 충격을 완화하고 회전방향을 반대로 바꾼 회전체를 가속시키는 효과가 있다.

또한, 스프링을 구비함으로써 회전체가 일측으로 회전한 경우 회전체가 중립위치에 놓이도록 회전체에 복원력을 제공하는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하에서 본 발명의 여러 실시예를 상세히 설명한다.

여기서, 제1실시예에 대해서는 모든 구성과 동작에 대해서 상세히 설명하지만, 나머지 실시예에 대해서는 제1실시예와 동일한 구성 및 작동에 대해서는 설명을 생략하고 다른 구성에 대해서만 설명한다. 또한, 각 실시예에서 동일한 구성에는 동일한 도면부호를 부여하였다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 회전 왕복진동기의 평면도이며, 도 2는 측면도, 도 3은 분해 사시도이다.

상부케이스(10)는 하부케이스(20)와 결합하여 내부에 소정의 공간을 형성한다. 상기 상부케이스(10)는 원통형상이며 하부가 개구되어 있다. 하부케이스(20)는 원형의 평판이며 상기 상부케이스(10)의 개구된 하부에 결합된다. 상기 상부케이스(10)의 상부면 내측과 상기 하부케이스(20)의 내측면에는 회전축 결합부(10a,20a)와 스토퍼 결합부(10b,20b)가 형성되어 있다. 상기 회전축 결합부(10a,20a)와 스토퍼 결합부(10b,20b)는 홈 또는 돌기일 수 있다.

회전축(30)은 회전체(70)가 회전축(30)을 중심으로 회전하도록 한다. 상기 회전축(30)의 일단과 타단은 상기 상부케이스(10)와 상기 하부케이스(20)에 형성된 회전축 결합부(10a,20a)에 결합된다. 상기 회전축(30)에는 회전체(70)의 회전을 원 활히 하기 위해 베어링(33)이 결합되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 회전체(70)가 회전할 때 상기 상부·하부케이스(10,20)의 마찰을 방지하기 위해 상기 베어링(33)과 상기 상부·하부케이스(10,20) 사이에는 와셔(35)가 결합되는 것이 바람직하다.

회전체(70)는 반원형으로 상기 회전축(30)에 삽입결합되어 왕복 회전하면서 진동을 발생시킨다. 상기 회전체(70)의 회전중심이 무게중심과 편심되어 결합됨으로써 상기 회전체(70)가 왕복 회전하면 진동이 발생한다. 상기 회전체(70)의 내부에는 코일(40)이 위치할 수 있도록 원호(arc)형의 공간이 형성되어 있다. 상기 회전체(70)의 외측 일부는 비중이 높은 질량체(80)로 되어 있다. 상기 회전체(70)의 외측 일부를 비중이 높은 질량체(80)로 대체함으로써 상기 회전체(70)의 회전관성을 증가시키는 효과가 있다. 상기 질량체(80)는 텅스텐일 수 있다.

코일(40)은 외부전원기판(90)으로부터 전원을 공급받아 교번 자계를 형성하고 마그네트(50)와 전자기적인 작용을 하여 상기 마그네트(50)에 결합된 회전체(70)를 왕복 회전시킨다. 상기 코일(40)은 원호형상으로 상기 하부케이스(20)의 내측면에 고정결합되며 상기 회전체(70)의 내부에 형성된 원호형의 공간에 배치된다. 상기 코일(40)은 회전하는 상기 회전체(70)와 간섭을 일으키지 않도록 상기 회전체(70)에 형성된 원호형의 공간과 동일한 곡률을 가진다. 또한, 도 2를 참조하면 상기 코일(40)은 상기 회전체(70)에 형성된 원호형의 공간 중심에 배치되는 것이 바람직하다.

마그네트(50)는 자기장을 발생시키며 상기 코일(40)에 의해 형성된 교번 자계에서 로렌츠의 공식에 의해 왕복운동을 한다. 마그네트(50)는 상기 회전체(70)에 2개가 결합되며, 상기 회전체(70)에 형성된 원호형의 공간 양측으로 상기 코일(40)과 마주보도록 배치된다. 상기 마그네트(50)는 상기 회전체(70)에서 상기 코일(40)과 마주보는 위치를 일부 절개하고 결합시킨다. 상기 마그네트(50)도 원호형이며 상기 코일(40)의 곡률과 동일한 것이 바람직하다. 상기 원호형의 공간을 기준으로 내측에 결합되는 마그네트(51)의 내측면, 외측에 결합되는 마그네트(52)의 외측면에는 자성체(60)가 결합될 수 있다. 상기 자성체(60)는 강자성체인 것이 바람직하며, 재질은 철 또는 페라이트가 될 수 있다. 상기 자성체(60)는 상기 마그네트(50)에 결합되어 상기 코일(40)과 상기 마그네트(50)가 형성하는 자기회로의 효율을 극대화한다. 상기 자성체(60)는 상기 마그네트(50)의 곡률과 동일한 것이 바람직하다.

도 1을 참조하면 상기 자성체(60), 마그네트(50) 및 코일(40)은 부채꼴 형상을 이룬다. 즉, 상기 회전체(70)에 결합되는 자성체(60) 마그네트(50), 코일(40)은 상기 회전축(30)을 중심으로 동일한 원주각을 갖도록 설계되는 것이 바람직하다.

스토퍼(110)는 상기 회전체(70)가 일정한 각도로만 왕복 운동을 하도록 한다. 상기 스토퍼(110)는 상기 회전체(70)의 후방에 2개가 배치된다. 상기 스토 퍼(110)의 일단은 상기 상부케이스(10)의 상부면 내측에 결합되고 타단은 상기 하부케이스(20)의 내측면에 결합된다. 상기 스토퍼(110)는 상기 상부·하부케이스(10)(20)에 형성된 스토퍼 결합부(10b,20b)에 결합되는 것이 바람직하다. 상기 스토퍼(110)는 탄성체인 것이 바람직하다. 상기 회전체(70)는 상기 스토퍼(110)에 부딪친 후 회전 방향을 바꾸기 때문에 운동량의 급격한 변화가 있다. 이로 인해 상기 회전체(70)가 상기 스토퍼(110)에 부딪히는 순간을 전후로 회전 왕복진동기에는 상당한 충격이 있다. 상기 스토퍼(110)가 탄성체인 경우 이러한 충격을 완화할 수 있다. 또한, 회전체(70)가 스토퍼(110)에 부딪친 후 회전 방향을 변경하게 되는데 회전체(70)가 스토퍼(110)에 부딪치면서 생긴 스토퍼(110)의 탄성변형이 복구되면서 반대방향으로 회전하기 시작하는 회전체(70)를 가속시키고 회전 왕복진동기의 진동을 증폭시키는 역할을 한다.

도 4를 참조하면, 상기 스토퍼(110)와 상기 회전체(70) 사이에는 스프링(120)이 결합될 수 있다.

회전 왕복진동기에 전원이 인가되기 전의 회전체의 위치를 중립위치라 하면, 상기 스프링(120)은 회전한 상태의 회전체(70)가 중립위치로 복원되는 것을 도와준다. 즉, 상기 스프링(120)은 회전체(70)가 일측으로 회전한 경우 회전체(70)가 중립위치에 놓이도록 회전체(70)에 복원력을 제공한다. 따라서, 코일(40)의 교번 자계만으로 상기 회전체(70)의 회전방향을 변경하는 것에 비해 효율이 우수하며, 스프링(120)을 구비하지 않은 회전 왕복진동기보다 낮은 전류를 코일(40)에 공급하여도 동일한 회전력을 얻을 수 있다.

외부전원기판(90)은 상기 코일(40)에 전원을 공급하는 역할을 하며 상기 하부케이스(20)의 내측면에 결합된다.

이하 제1실시예에 따른 회전 왕복진동기의 작동을 설명한다.

소정의 주파수를 가지를 입력신호(전압)가 인가되면, 상기 코일(40)에 의해 교번 자계가 형성된다. 형성된 교번 자계에 놓인 상기 마그네트(50)에는 로렌츠의 힘이 작용하고 상기 마그네트(50)와 결합된 회전체(70)가 회전한다. 회전체(70)가 스토퍼(110)에 부딪치면 입력신호의 극성이 바뀌게 되고 교번 자계의 극성 역시 바뀌면서 회전축(30)을 중심으로 상기 회전체(70)는 반대로 회전하게 된다. 이때 회전체(70)와 부딪치면서 생긴 스토퍼(110)의 탄성변형이 원상태로 복구되면서 상기 회전체(70)를 반대방향으로 가속시키며, 일측으로 회전한 회전체(70)와 연결된 스프링(120)이 상기 회전체(70)를 반대방향으로 더욱 가속시킨다. 반대방향으로 회전한 회전체(70)는 타측 스토퍼(110)에 부딪치게 되고 상술한 과정을 다시 반복하면서 왕복 운동한다.

제1실시예에 따른 회전 왕복진동기는 코일(40)과 마그네트(50)가 하부케이스(20)와 수직으로 배치되어 있어 상기 코일(40)과 마그네트(50) 사이에 발생하는 자기력선이 상기 하부케이스(20) 및 상기 상부케이스(10)의 상부면에 도달하지 않는다. 즉, 코일(40)과 코일의 내외측에 배치된 마그네트(50) 사이에 자기회로가 형성되는데, 상기 자기회로가 상부케이스(10) 및 하부케이스(20)에 영향을 미치지 않 는다. 따라서, 마그네트(50)의 회전에 의해 발생된 시변 자기장(time-varying magnetic field)이 상기 상부케이스(10) 및 하부케이스(20)에 와전류(eddy current)를 발생시키지 않게 되고, 회전 왕복진동기의 효율을 높일 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 회전 왕복진동기의 측면도이며, 도 6은 도 5의 A-A'의 단면도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 회전 왕복진동기는 회전체(70)의 하부에 내측으로 마그네트(50)가 결합되어 있으며, 상기 마그네트(50)와 마주보는 위치에 코일(40)이 위치한다. 상기 마그네트(50)의 상부면에는 자성체(60)가 결합되어 있다.

제2실시예에 따른 회전 왕복진동기는 마그네트(50)와 코일(40)의 배치가 하부케이스(20)의 바닥면과 평행하도록 배치되어 있으며, 이에 따라 상기 회전체(70)의 하부 내측으로 마그네트(50)가 결합되어 있다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 회전 왕복진동기의 측면도이며, 도 8은 도 7의 A-A'의 단면도이다.

본 발명의 제3실시예에 따른 회전 왕복진동기는 회전체(70)의 하부에 내측으로 결합되는 코일(40), 하부케이스(20)의 내측면에 고정결합되고 상기 코일(40)과 마주보도록 배치되는 마그네트(50), 외부전원을 상기 코일(40)에 공급하는 외부전원기판(90), 상기 외부전원기판(90)과 상기 코일(40)을 전기적을 연결하는 브러쉬(95)를 포함한다.

제3실시예에 따른 회전 왕복진동기는 제1실시예와 달리 코일(40)이 회전체(70)에 결합되어 상기 코일(40)이 왕복 회전운동을 한다. 또한, 코일(40)이 고정되어 있지 않고 왕복회전운동을 하므로 코일(40)에 전원을 공급시키기 위한 2개의 브러쉬(95)를 구비하고 있다. 상기 코일(40)의 양단은 상기 2개의 브러쉬(95)에 결합되어 있으며, 상기 브러쉬(95)는 상기 회전체(70)의 하단에 결합되어 있다. 도 9는 외부전원기판(90)을 나타낸 도면으로, 도 9를 참조하면 상기 외부전원기판(90)에는 두 라인의 패턴(90a)이 형성되어 있다. 상기 외부전원기판(90)에 형성된 패턴(90a) 중 상기 브러쉬(95)와 접촉하는 부분의 패턴은 상기 회전체(70)에 결합된 브러쉬(95)가 왕복 운동하는 궤적과 동일하도록 원호형으로 형성되어 있다.

상기 제2실시예 및 제3실시예에 따른 회전 왕복진동기는 회전체의 내측으로 마그네트 또는 코일을 결합시켜 회전 왕복진동기를 슬림화할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 4는 스프링이 결합된 회전 왕복진동기를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 회전 왕복진동기의 측면도이며, 도 8은 도 7의 A-A'의 단면도이며, 도 9는 외부전원기판을 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 >

10 상부케이스 20 하부케이스

10a,20a 회전축 결합부 10b,20b 스토퍼 연결부

30 회전축 33 베어링

35 와셔 40 코일

50 마그네트 60 자성체

70 회전체 80 질량체

90 외부전원기판 95 브러쉬

110 스토퍼 120 스프링

Claims

상부케이스와 상기 상부케이스와 결합하여 내부에 공간을 형성하는 하부케이스;

상기 상부케이스에 일단이 결합되고 상기 하부케이스에 타단이 결합되는 회전축;

상기 회전축에 결합되고 상기 케이스 내부에서 왕복 회전운동하는 반원형태의 회전체; 및

상기 회전체의 후방에 배치되어 상기 회전체의 회전 각도를 제한하는 스토퍼;를 포함하는 회전 왕복진동기.
제1항에 있어서,

상기 스토퍼는 탄성체인 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.
제1항에 있어서,

상기 회전체의 내부에는 반원형의 공간이 형성되어 있으며,

상기 하부케이스에 고정결합되고 상기 반원형의 공간에 배치되는 코일;과

상기 회전체에 결합되고 상기 코일과 마주보도록 배치되는 마그네트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.
제1항에 있어서,

상기 회전체의 하부 내측으로 결합되는 마그네트;와

상기 하부케이스의 내측면에 고정결합되고 상기 마그네트와 마주보도록 배치되는 코일;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.
제1항에 있어서,

상기 회전체의 하부 내측으로 결합되는 코일;

상기 하부케이스의 내측면에 고정결합되고 상기 코일과 마주보도록 배치되는 마그네트;

상기 하부케이스의 내측면에 결합되고 외부전원을 상기 코일에 공급하는 외부전원기판; 및

상기 외부전원기판과 상기 코일을 전기적으로 연결하는 브러쉬;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 하부케이스의 내측면에 결합되고 외부전원을 상기 코일에 공급하는 외부전원기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.
제3항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 마그네트에 결합되어 상기 마그네트에 의해 발생되는 자기력선을 차단 하는 자성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 스토퍼와 상기 회전체 사이에 결합되어 상기 회전체의 복원을 돕는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 상부케이스의 상부면 내측 및 상기 하부케이스의 하부면 내측에 스토퍼 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 회전축에 결합되는 베어링;과

상기 회전축의 양단에 결합되는 와셔;를 더 포함하며,

상기 상부케이스의 상부면 내측 및 상기 하부케이스의 하부면 내측에 회전축 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 회전체의 회전관성을 높이기 위해 상기 회전체의 외측 일부가 질량체로 대체된 것을 특징으로 하는 회전 왕복진동기.