KR20110038550A - 선형진동기의 노이즈 감쇄 장치 - Google Patents

선형진동기의 노이즈 감쇄 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기 등에서의 착신기능 유형 중 하나인 진동기능을 발생시키는 장치에 관한 것이다. 본 고안은 외부 전원 공급부에서 최종 코일에 이르는 각 부품을 마모가 되지 않으면서 전기적으로 연결되도록 구성하여, 오랫동안 운동부가 움직이더라도 항상 균일하고 안정된 전원공급이 이루어지도록 하였다. 특히 운동부가 별도의 지지축을 갖지 않고 케이스 내부에 위치되어 전자기적인 힘에 의해 움직이면서 케이스 내측의 마찰면을 따라 왕복운동을 하면서 진동을 발생하도록 고안되었다. 이 때 운동부가 지지축에 지지되지 않고 움직이기 위해서는 케이스 내측과 어느 정도 간격을 유지해야만 하며 이 간격으로 인해 운동부가 왕복 운동하면서 케이스 면을 치면서 소음을 발생시킨다. 이 소음을 줄이기 위해 탄성부재를 두어 운동부가 케이스 면에 형성된 마찰면에 항상 접촉되도록 하면서도 마찰 저항을 작게하여 왕복운동을 하게 함으로써 운동부가 케이스를 치면서 생기는 소음을 줄여 높은 품질의 선형 진동을 실현하도록 고안되었다.
선형 진동기, 바이브레이터, 이동통신 단말기, 진동발생장치, 소음

Description

선형진동기의 노이즈 감쇄 장치{Noise reduction structure of Linear vibrator}
본 발명은 이동통신 단말기 또는 게임기 등에서 진동기능을 발생시키는 장치에 관한 것으로, 안정되고 균일한 전원을 공급하기 위해서 기구적인 마찰에 의해 마모가 발생하는 미끄럼 접촉에 의한 전원공급 방법이 아닌 비마모 전원공급 방식을 가진 선형진동기에 관한 것이다. 특히 운동부가 지지축에 지지되지 않고 케이스 내측과 어느 정도 간격을 유지하며 지지되어 있고 이 간격으로 인해 운동부가 왕복 운동하면서 케이스 면을 치면서 소음을 발생시킨다. 본 고안은 탄성 부재를 이용하여 운동부가 케이스를 치면서 생기는 소음을 줄여 높은 품질의 선형 진동을 실현하도록 고안되었다.
휴대폰이나 게임기 등에 기본적으로 진동 발생장치를 장착하고 있으며 가능하면 작으면서 진동이 크고 장수명을 가진 제품이 요구되고 있다.
도 1은 종래의 진동 발생 장치인 회전형 진동모터 단면도이며, 운동부에 구성된 코일(14)에 외부전원을 공급하는 종래의 방법은 다음과 같다.
먼저 케이스 브라켓(16)에 고정되어 있는 리드선(15)을 통해 진동기에 전원이 공급된다. 상기 리드선(15)은 FPCB(11)에 납땜 등에 의해 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 FPCB(11)는 전기가 연결될 수 있도록 도 3과 같이 패턴이 형성되어 있다. 상기 FPCB(11)의 일부에는 브러쉬 타입 전원연결부(12)가 전기적으로 연결되어 있다. 한편 운동부에는 코일(14)이 위치해 있고, 상기 코일(14)은 회로기판(13)과 전기적으로 연결되어 있다. 그리고, 상기 회로기판은 상기 브러쉬 타입 전원연결부(12)가 전기적으로 미끄럼 접촉을 할 수 있도록 정류자 패턴이 형성되어 있다.
이렇게 구성된 종래의 기술은 외부전원이 상기 리드선(15)을 통해 진동기에 공급되면, 상기 FPCB(11)와 브러쉬 타입 전원연결부(12)를 통해 운동부에 배치된 상기 회로기판(13)에 전달된다. 그리고, 운동부의 회로기판에 전달된 전원은 회로기판에 전기적으로 연결된 상기 코일(14)로 전달되게 된다.
외부에서 전원이 인가되면 전자계 힘에 의해 운동부 및 회로기판이 회전하면서 진동이 발생되며 브러쉬와 회로기판은 마찰 운동을 하면서 전기적으로 연결된다.
도 2는 브러시에 전원를 연결할 수 있도록 고안된 FPCB(11)의 사례이다.
도 3은 회전자의 회로기판(13) 사례이며 회전자가 회전시 적절히 정류작용을 하면서 코일에 적절히 전월을 공급할 수 있도록 정류자가 몇개의 조각으로 나누어서 배치되어 있는 것을 알 수 있다. 그리고 종래에는 운동부가 샤프트를 중심으로 지지되어 회전함으로써 베어링과 샤프트의 높은 정밀도로 소음을 감소시키고 샤프트와 베어링 사이에 베어링에서 나온 오일로 윤활을 좋게 하고 소음을 줄였다.
종래의 회전형 진동모터는 상기에서 기술한 것처럼, 전원공급 방법을 브러쉬 타입의 전원연결부와 회로기판의 미끄럼 접촉을 통해 코일에 전원을 공급하고 있다. 그러나 미끄럼 마찰을 통해 전원을 공급하므로, 브러쉬 타입의 전원연결부가 마모되어 장시간 수명시험시 마모로 인해 접촉부가 닳아 없어진다든지, 끊어진다든지 하는 치명적인 결함을 발생시킬 수 있다. 그리고, 브러시와 회로기판 사이에 마찰로 인해 소음이 발생된다.특히 회전자가 고속으로 회전할수록 소음이 증가한다. 이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 해결하고자 탄성 스프링을 전원 도통 장치로도 활용함으로써 문제를 해결하였다. 그리고 운동부가 케이스와 일정한 틈새를 갖고 이 틈새로 인해 운동부가 케이스 내에서 자유롭게 왕복운동을 할 수 있게 되어있다. 그러나 운동부의 속도가 빨라짐에 따라 운동부가 미끄럼 마찰 운동 뿐만 아니라 불규칙적으로 마찰면 등을 때리는 현상이 나타나며 소음이 커지게 된다.
본 발명은 종래 진동기의 단점을 해결하기 위해 다음과 같은 수단을 이용하였다.
외부로부터 전원을 공급하는 회로기판에서 최종 운동부의 코일에 이르는 각 부품을 마모가 되지 않으면서 전기적으로 연결되도록 스프링과 중량체를 전원 연결통로로 구성하여, 항상 균일하고 안정된 전원공급이 이루어지도록 하였다.그리고 스프링을 인접 부품에 전기적으로 연결되면서 기계적인 안정성을 갖는 구조로 하기 위해서 통상의 스프링 구조에서 돌기를 두어 연결할 수 있도록 하였다. 특히 운동부가 지지축에 지지되지 않고 케이스 내측과 어느 정도 간격을 유지하며 지지되어 있어서 이 간격으로 인해 운동부가 왕복 운동하면서 불규칙적으로 케이스 면을 치면서 소음을 발생시킨다. 이 소음을 줄이기 위해 탄성부재를 두고 탄성부재의 성질을 이용하여 운동부가 케이스 면에 형성된 마찰면에 항상 접촉되도록 운동부에 탄성을 이용하여 적절한 힘을 가함으로써 마찰 저항을 작게하고 왕복운동을 원할하게 함으로써 운동부가 케이스를 치면서 생기는 소음을 줄여 높은 품질의 선형 진동을 실현하도록 고안되었다.
본 발명은 상기와 같이 외부로부터 전원이 공급되는 회로기판에서 최종 운동부의 코일에 전원을 공급하는 방법을 기구적인 마모가 발생하는 종래의 미끄럼 마찰을 이용하는 것이 아니라, 마모가 되지 않으면서 각 부품을 전기적으로 연결되도록 구성하여 전원을 최종 코일까지 공급함으로써, 마모로 인한 수명 및 성능의 저하 없이 장시간 사용 가능하도록 하였다. 본 고안은 탄성 부재를 이용하여 운동부가 케이스를 치면서 생기는 소음을 줄여 높은 품질의 선형 진동을 실현하도록 고안되었다. 따라서 소음이 작으면서도 응답성이 빠른 선형 진동기를 구현할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선형 진동기를 첨부한 도면을 참조하 여 상세히 설명한다.
도 4 및 및 도 5는 본 발명에 따른 선형 진동기의 실시예이다.
본 발명에 따른 선형 진동기는 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스(120)가 구성되어 있고, 상기 케이스(120)의 중앙부에 일정한 공간을 가지고, 서로 마주보고 배치된 영구자석(150)이 고정되어 있다.
그리고, 상기 케이스와 영구자석(150)과 서로 간섭이 없도록 운동부가 배치되어 있는 데, 상기 운동부는 먼저 상기 영구자석(150)과 전자기적인 힘이 작용하도록 서로 마주보고 배치된 영구자석 사이에 코일(140)이 배치되며, 상기의 영구자석(150)과 코일(140)의 전자기적인 힘에 의해 운동하는 질량체(131)가 배치된다. 그리고, 상기 케이스(120)에는 외부로부터 전원이 공급되는 회로기판(180)이 구성되어 있으며, 상기 케이스와 운동부 사이에 적어도 하나 이상의 스프링(132)이 배치된다.
이러한 구성을 가지는 선형진동기에 있어서, 외부로부터 전기적인 입력신호가 회로기판(180)을 통해 들어와서 상기 스프링(132)과 상기 질량체(131)를 지나 상기 코일(140)에 인가되고 맞은 편 질량체(131)와 스프링(132)을 통해 회로기판(180)에 연결됨으로써 전자기적인 힘을 발생시키며 운동부(130)와 코일(140)이 움직인다. 그리고 스프링(132)의 완충 특성을 이용함으로써 코일(140)의 공간적인 이동에도 관계없이 항상 전기적으로 연결되는 효과를 얻는다.
특히 본 고안은 운동부(130) 내에 있는 질량체(131) 일부에 돌기가 형성되어 있고 그 돌기가 케이스(120)에 설치된 마찰부재(200)와 상호 미끄럼 작용으로 왕복 운동을 하게 되어 있다. 그러나 운동부(130)가 자유롭게 왕복 운동을 하기 위해서는 질 량체(131)와 상하로 맞닿아 있는 케이스(120)에 고정된 마찰부재(200)와 어느정도 간격을 갖고 상하 마찰부재(200) 사이에 운동부(130)가 끼어서 고정되지 않도록 구성되어야 한다. 그러나 이 간격으로 인해 운동부(130)가 왕복 운동시 스프링(132)의 중심축 방향으로 미끄럼 운동을 할 뿐만 아니라 스프링(132)의 중심축과 직각 방향으로도 움직인다. 스프링(132) 중심축의 직각 방향으로 움직이면서 운동부(130)에 고정된 질량체(131)의 일부가 케이스(120) 상하 또는 측면에 있는 마찰부재(200)을 때리는 현상이 발생한다. 이로 인해 소음이 발생한다. 본 고안은 운동부(130)와 상하 마찰부재(200) 사이에 간격을 두되 탄성 특성을 가지고 운동부(130)에 탄성력을 발생시키는 진동가이드(260)를 설치하여 진동가이드(260)가 운동부(130)을 마찰부재(200) 일측면과 항상 맞닿아서 움직이도록 스프링(131) 중심축의 직각 방향으로 힘이 작용하게 설치한다. 이로 인해 운동부(130)가 왕복 운동시 운동부(130) 내에 고정된 질량체(131)의 일면이 마찰부재(200) 일측에 접촉되고, 또 운동부(130)의 일측에 설치된 진동가이드(260)가 또 다른 마찰부재(200)에 닿아서 안정된 운동을 할 수 있도록 구성되어 있다. 이 때 진동가이드(260)에 걸리는 탄성력은 운동부(130)가 자유롭게 왕복운동을 하면서도 상하 방향으로는 움직임이 작도록 적절히 구성하여 소음을 획기적으로 줄일 수 있다. 특히 코일 스프링강이나 박판 스프링 재질 또는 스피커에 사용되는 떨림판 재질을 사용하여 도 5와 같이 진동 가이드(260)을 간단히 구성할 수 있다.
도 6 과 도 7은 또 다른 실시 예이다. 운동부(130)가 자유롭게 왕복 운동을 하기 위해서 케이스(120) 내에 상하 마찰부재(200)와 운동부 사이에 간격이 필요하며 이 간격으로 인해 소음을 줄이기 위해 진동 가이드(260)를 두고 진동 가이드(260)가 상하로 움직일 수 있도록 별도로 탄성 부재(270)를 두어 진동가이드(260)에 인가된탄성력이 운동부(130)의 운동 방향과 직각 방향으로 작용하도록 설치한다. 이로 인해 운동부(130)가 왕복 운동시 운동부(130) 내에 고정된 질량체(131)의 일면이 마찰부재(200) 일측에 접촉되고, 또 운동부(130)의 일측에 설치된 진동가이드(260)가 또 다른 마찰부재(200)에 닿아서 안정된 운동을 할 수 있도록 구성되어 있다. 이 때 진동가이드(260)에 걸리는 탄성력은 운동부(130)가 자유롭게 왕복운동을 하면서도 상하 방향으로는 움직임이 작도록 적절히 구성하여 소음을 획기적으로 줄일 수 있다. 여기에 사용되는 탄성 부재(270)로는 스프링이나 고무 또는 실리콘 등 흔히탄성을 갖는 일반 재질을 사용함으로써 간단히 구현할 수 있다. 그리고 진동 가이드(260) 재질로 볼 베어링을 사용하여 간단히 기능을 구현할 수 있다.
도 8과 도 9는 또 다른 실시 예이다.
운동부(130)가 자유롭게 왕복 운동을 하기 위해서 케이스(120) 내에 상하 마찰부재(200)와 운동부 사이에 간격이 필요하며 이 간격으로 인해 운동부(130)가 케이스(120) 또는 마찰 부재(200)를 때리면서 소음을 발생시킨다.이런 소음을 줄이기 위해 운동부(130)가 마주보는 스프링(132) 방향으로 왕복운동은 원활히 하되
왕복운동과 직각 방향으로 운동부(130)가 움직이는 것을 줄이기 위해 박판 스프링 구조로 형성된 탄성부재((270)을 설치한 실시 예이다. 특히 운동부(130)가 원활히 왕복운동이 가능하도록 진동 가이드면(280)을 두었다. 탄성부재(270)의 탄성력이 진동가이드면(280)에 작용되고 진동가이드면(280)은 운동부(130)의 일면에 닿아서 운동부(130)가 왕복 운동시 진동가이드면(280) 방향으로 움직이는 것을 억제함으로써 소음 발생을 방지한다. 이로 인해 운동부(130)가 원활한 왕복 운동을 하면서도 소음을 획기적으로 줄일 수 있어 응답성이 빠르고 진동력이 크며 소음이 작은 선형 진동기를 구현할 수 있다. 여기에 사용되는 탄성 부재(270)로는 박판 스프링을 사용하거나 고무 또는 실리콘 재질을 성형하고 그 위에 미끄럼 마찰력을 줄이는 코팅을 하여 사용할 수 있다. 특히 음향기기에 사용되는 스피커의 떨림판으로 사용되는 콘지 또는 수지나 세라믹 계통의 재질을 이용하여 탄성 부재(270)를 형성하고 미끄럼 마찰 발생 부분에 그리스나 오일을 도포하여 그 기능을 대폭 향상시킬 수 있다.
상기의 실시 예와 같이 운동부가 지지축에 지지되지 않고 케이스 내측과 어느 정도 간격을 유지하며 지지되어 있고 이 간격으로 인해 운동부가 자유롭게 왕복 운동하면서 불규칙적으로 케이스 면을 치면서 소음을 발생시킨다. 이 소음을 줄이기 위해 탄성부재의 물리적 성질을 이용하여 탄성부재가 운동부의 일부에 탄성력을 주어 운동부의 일부가 케이스의 마찰면에 항상 접촉되도록 적절한 탄성력을 가함으로써 마찰 저항을 작게 하고 왕복운동을 원할 하게 함으로써 운동부가 케이스를 치면서 생기는 소음을 줄여 높은 품질의 선형 진동을 실현하도록 고안되었다.
도 1은 종래의 회전형 진동모터의 단면도.
도 2는 종래의 회전형 진동모터의 리드선 연결부 실시예
도 3은 종래의 회전형 진동모터의 회전자 구조의 실시 예.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예 구조
도 6 및 도 7은 볼베어링을 사용한 실시 예
도 8 및 도 9는 판 스프링을 사용한 실시 예
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
11 : 종래의 FPCB 12 : 브러쉬 타입 전원연결부
13 : 종래의 회로기판 14 : 종래의 코일
15 : 리드선
16 : 종래의 케이스 브라켓
120 : 케이스
130 : 운동부 131 : 질량체
132 : 스프링 140 : 코일
150 : 마그네트(영구자석) 160 : 평판 중량체
180 : 회로기판 190 : 코일 연결부
200 : 마찰부재 210 :댐퍼
260 : 진동가이드 270 : 탄성부재
280 : 진동가이드면

Claims (7)

  1. 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스,
    상기 케이스의 내부에 일정한 공간을 가지면서 배치된 영구자석과 코일,
    상기 영구자석과 상기 코일 간에 전자기적인 힘이 작용하여 그 힘에 의해 운동하는 질량체를 포함하여 구성된 운동부,
    상기 케이스의 외부로부터 전원이 공급 가능하도록 연결된 회로기판,
    상기 운동부와 케이스 사이에 적어도 하나 이상 배치된 스프링 구조를
    가진 선형 진동기에 있어서,
    상기 운동부의 운동 방향과 직각 방향으로 탄성력이 걸리도록 탄성 부재를 두어 상기 운동부가 왕복 운동시 왕복 운동방향과 직각 방향으로의 움직임을 최소화하도록 구성된 선형 진동기
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 재질로 볼 베어링 또는 코일스프링 등에 사용되는 강선 또는 금속의 재질로 만든 박판 스프링을 사용하는 구조
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 재질로 합성수지, 고무, 실리콘 등을 사용하는 구조
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 부재 표면에 전기적 절연이나 윤활 특성을 좋게 하기 위해 코팅 또는 도장 또는 도금을 하는 구조
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 운동부와 접촉되는 상기 탄성 부재의 표면적을 상기 운동부의 접촉부분의 면적보다 크게 형성하여 상기 운동부가 왕복 운동을 하더라도 항상 일정한 탄성력이 상기 탄성부재를 통해 운동부에 걸리도록 한 구조
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 부재를 상기 운동부 일부에 복수 개를 설치하여 균형있고 안정된 탄성력을 발생시키도록 구성된 구조.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 부재와 상기 운동부 사이에 그리스 또는 오일을 사용한 구조.
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