KR20120007552U - 휴대전화용 진동발생 장치 - Google Patents

Abstract

케이스, 전체적으로 실린더 형태를 이루는 몸체 중의 열린 일단이 고정 설치되며 전원이 인가될 수 있는 코일, 코일의 열린 타단 주변에 설치되는 자석진동부, 자석진동부를 케이스에 진동 가능하게 고정하고 있는 탄성체를 구비하여 이루어지는 선형 진동발생 장치에 있어서, 자석진동부는, 하단이 코일의 열린 타단 입구를 통해 코일 내부에 위치하도록 설치되는 중심부자석과, 하단이 코일의 열린 타단 입구 외측 아래쪽으로 신장되어 코일 외부에 위치하도록 설치되는 주변부자석, 중심부 자석 및 주변부자석의 상단을 커버하면서 연결하는 상부 요크부, 중심부자석의 하단을 커버하는 하부 중심 요크부, 주변부자석의 하단을 커버하는 하부 주변 요크부를 구비하여 이루어지며, 중심부자석의 하단 자극과 주변부자석의 하단 자극은 서로 반대 극성의 자극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대전화용 진동발생 장치가 개시된다.
본 고안에 따르면, 코일에 흐르는 전류를 일정하게 하고, 코일 사용 전력을 일정하게 한 상태에서도 진동부에 미치는 전자기력을 크게 하여 진동 변위를 크게 할 수 있어 효율적인 진동발생 장치의 운영이 가능하게 된다.

Description

휴대전화용 진동발생 장치{vibrator for cellular phone}

본 고안은 휴대전화용 진동발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편심 모터에 의하지 않고 자계 간섭에 의해 진동을 발생시키는 휴대전화용 진동발생 장치에 관한 것이다.

휴대용 기기의 발달로 개인은 휴대용 기기를 장소의 제약없이 휴대할 수 있게 된다. 휴대전화나 PDA 등 휴대용 전자기기는 착신되는 통화나 메일을 즉시로 알리기 위한 알람 장치로 음향신호를 이용하는 경우가 많다.

그러나 공공의 장소나 회의장, 공연장에서 음향신호 발생은 다수 타인의 집중을 방해하는 등의 피해를 주게 되므로 외부 음향에 의한 피해를 방지하기 위해 음향 발생 대신에 다양한 형태의 진동 발생으로 착신을 알리는 장치가 휴대용 전자기기에 장착되고 있다.

휴대 기기의 특성상 이런 진동발생 장치는 충분히 감지할 수 있는 진동을 발생시켜야 한다는 고유의 요청과 함께 작고, 얇고, 가벼워야 한다는 요청을 받고 있으며, 구동원인 전지의 소모를 줄일 수 있도록 효율적이어야 한다는 요청을 받고 있다.

종래에는 진동발생 장치로서 편심 중량체를 회전시켜 기계적 진동을 얻는 방식을 사용하기도 하였다. 이러한 장치의 회전자의 회전력은 브러쉬와 정류자의 접점을 통하여 정류작용을 거쳐 회전자의 코일에 전류를 공급하는 정류자형 또는 브러쉬형 모터에 의해 발생된다.

그러나, 이러한 형태를 갖는 진동발생 장치는 브러쉬를 이용하면서 정류과정에서 기계적인 마찰과 마모, 전기적인 스파크를 발생시키고, 블랙 파우더(black powder)를 발생시키며, 이로 인하여 장치 수명을 단축시키는 문제가 있다.

이러한 편심 모터형 진동발생 장치의 문제를 해결하기 위해 도1과 같은 선형 진동발생 장치가 사용되고 있다.

도1에서 선형 진동발생 장치(10)는 케이스(20), 도면상 이 케이스(20)의 하부에 배치되어 케이스에 결합되는 브라켓(30), 브라켓의 중앙부에 고정 설치되며 전류 인가에 의해 자기장을 유도하는 코일(32), 이 코일과 상호작용을 하여 진동하는 진동부(40), 케이스(20)와 진동부(40)를 탄성적으로 결합시키는 스프링(50)을 구비하여 이루어지며, 이때, 진동부는 일면이 폐쇄된 실린더형으로 중공부가 형성된 자성체인 요크(42)와 폐쇄된 면에 부착되어 이 중공부에 수용되는 영구자석(44), 이 영구자석(44)의 하면에 부착되는 플레이트형 요크(43) 및 요크(42)의 외측에 결합된 중량체(46)를 포함하여 이루어진다.

이러한 선형 진동발생 장치(10)는 코일(32)에 전원이 공급되면, 영구자석(44), 플레이트형 요크(43) 및 요크(42)로 이루어진 자기회로에서 발생되는 자기장과 코일(32)을 흐르는 전류 사이의 상호 작용 혹은 자기회로에서 발생되는 자기장과 코일에서 발생되는 자기장 사이의 상호작용에 의하여 진동자(40)가 움직이며, 판스프링(50)의 작용이 더하여져 상하 방향으로 진동하게 된다.

선형 진동발생 장치(10)에서는 체감되는 진동량은 진동자(40)의 무게와 변위에 비례하기 때문에, 필요한 체감 진동량을 얻기 위해 진동자(40)의 무게를 증가시키거나 변위를 증가시켜야 한다.

그러나, 무게 증가를 위해서는 중량체를 쓰는 경우에도 진동자 면적이나 두께가 증가하여 전체 부피가 늘어나고, 변위를 위한 공간 확보를 해야하므로 장치 두께가 증가하여 장치 슬림화와 상충하는 문제가 있다.

변위 증가를 위해서는 코일에 의한 자장의 세기를 증가시키기 위해 보다 많은 전류, 전력이 필요하고, 진동이 커지게 되면 예정된 진동자의 상하 방향 진동 외에 좌우 진동도 발생할 수 있다. 진동장치의 부피가 줄어들면서 진동자와 케이스 사이의 공간이 좁아지므로 좌우 진동이나 기타 이상 진동이 발생하면 진동자와, 코일이나 케이스와 같은 주변 부재들 사이에 접촉이 일어나면서 정상 진동을 방해하고, 불쾌한 소음이 유발될 가능성이 커지고 있으며, 특히 외부 충격에 의해 진동자와 코일, 케이스의 상대 위치가 변화할 경우, 이러한 접촉에 의한 소음 및 이상 진동의 유발 확률은 더욱 커진다.

본 고안은 상술한 종래의 선형 진동장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코일에 흐르는 전류를 일정하게 하고, 전력을 일정하게 한 상태에서 진동자에 미치는 전자기력을 크게 하여 진동 변위를 크게 할 수 있고, 동시에 진동자와 주변과의 접촉과 이로 인한 이상 소음 및 진동 유발을 억제할 수 있는 휴대전화용 진동발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 진동발생 장치는, 케이스, 전체적으로 실린더 형태를 이루는 몸체 중의 열린 일단이 고정 설치되며 전원이 인가될 수 있는 코일, 상기 코일의 열린 타단 주변에 설치되는 자석진동부, 상기 자석진동부를 상기 케이스에 진동 가능하게 고정하고 있는 탄성체를 구비하여 이루어지는 선형 진동발생 장치에 있어서,

상기 자석진동부는, 하단이 상기 코일의 열린 타단 입구를 통해 상기 코일 내부에 위치하도록 설치되는 중심부자석과, 하단이 상기 코일의 열린 타단 입구 외측 아래쪽으로 신장되어 상기 코일 외부에 위치하도록 설치되는 주변부자석, 상기 중심부 자석 및 상기 주변부자석의 상단을 커버하면서 연결하는 상부 요크부, 상기 중심부자석의 하단을 커버하는 하부 중심 요크부, 상기 주변부자석의 하단을 커버하는 하부 주변 요크부를 구비하여 이루어지며, 상기 중심부자석의 하단 자극과 상기 주변부자석의 하단 자극은 서로 반대 극성의 자극으로 이루어진다.

본 고안에서 상기 자석진동부의 진동에 의해 상기 중심부자석, 상기 주변부자석, 상기 하부 중심 요크부, 상기 하부 주변 요크부 및 이들과 접할 수 있는 코일 부분에서는 상호간의 접촉에 의한 손상과 마찰을 방지하기 위한 댐퍼층이 접촉가능면에 설치될 수 있다. 따라서, 이 댐퍼층은 상기 코일에서 상부의 내측면 및 외측면에 형성될 수 있고, 중심부자석과 하부 중심 요크부가 결합된 중심부 자석 하부의 측면이나 주변부자석과 하부 주변 요크부가 결합된 주변부 자석 하부의 내측면에 형성되거나, 이들 모두에 형성될 수도 있다.

중심부자석과 하부 중심 요크부가 결합된 중심부 자석 하부의 측면이나, 주변부자석과 하부 주변 요크부가 결합된 주변부 자석 하부의 내측면에 형성되는 댐퍼층은 중심부자석이나 주변부자석과 같은 자석에 의한 자속에 상응하여 집속되는 자성유체를 포함할 수 있다. 자성유체는 자속에 집속되는 성질을 갖는 물질이며, 그 구체적인 성분의 예는 이미 잘 알려져 있으므로 여기서는 구체적으로 언급하지 않는다.

본 고안에서, 상부 요크부와 주변부자석의 하단을 커버하는 하부 주변 요크부는 주변부 자석의 외측면을 감싸는 외측면부에 의해 연결되면서 일체형으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 중량체는 외측면부의 외측으로 설치될 수 있다. 이 경우, 일체형으로 이루어지는 하부 주변 요크부, 상부 요크부, 외측면부 및 이들과 별도로 이루어지는 하부 중심 요크부는 이들로 감싸지는 내측 공간에 중심부자석과 주변부자석을 포함하여 자석들이 이들 요크부로 쉴드(shield)되는 형태를 이루고, 오직 코일 상단이 통과하는 부분에만 외부로 개방되어 이 부분에서 자속이 집중되게 할 수 있다.

본 고안에 따르면, 코일에 흐르는 전류를 일정하게 하고, 코일 사용 전력을 일정하게 한 상태에서도 진동부에 미치는 전자기력을 크게 하여 진동 변위를 크게 할 수 있어 효율적인 진동발생 장치의 운영이 가능하게 된다.

또한, 본 고안에서는 코일과 자석 주변의 손상을 방지하는 가이드 수단이나 마찰 방지 수단 추가를 통해 코일과 자석 사이의 좁은 틈에도 불구하고 진동자와 주변과의 접촉으로 인한 이상 소음 및 진동 유발을 억제할 수 있다.

도1은 종래의 선형 진동발생 장치를 나타내는 측단면도이다.
도2는 본 고안에 따른 휴대전화용 진동발생 장치의 일 실시예의 일 단면을 나타내는 측단면도이다.
도3은 본 고안의 일 실시예에 대한 분해 사시도이다.
도4는 본 고안의 다른 실시예에 대한 측단면도이다.
도5는 본 고안의 또 다른 일 실시예에 대한 측단면도이다.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 고안을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도2 및 도3을 참조하면, 이 실시예에서는 종래의 선형 진동발생 장치와 많은 부분에서 공통되는 구성이 도시된다. 진동발생 장치(100) 전체는 대략 측면이 이루는 높이가 낮은 원통 형태를 이룬다. 케이스는 하부가 개방되고 상부는 폐쇄된 원통형 케이스(120)의 하부를 원판형 브라켓(130)이 닫고 있는 형태로 이루어지며, 브라켓(130) 상면 중심부에는 전체적으로 실린더 형태를 이루는 솔레노이드 코일(132)이 고정되어 있다. 코일(132)의 열린 하단은 브라켓면으로 닫히는 형태가 되고, 브라켓면에 설치된 회로 접점을 통해 코일(132)에는 전원이 인가된다. 코일(132)의 상단은 열린 입구 상태를 유지한다.

이 코일(132)의 열린 입구 주변에 진동부가 설치된다. 진동부는 그 상단면이 스프링(150)의 하단 중심과 체결되고, 스프링(150)의 상단은 원통형 케이스(120)의 상부와 체결되어, 원통형 케이스(120)에 대해 진동부가 스프링(150)의 작용으로 진동할 수 있도록 설치된다.

단, 종래와 달리, 자석진동부를 이루는 영구자석은 하단이 코일의 열린 타단 입구를 통해 코일 내부에 위치하도록 설치되는 중심부자석(144A)과, 하단이 상기 코일(132)의 열린 타단 입구 외측 아래쪽으로 신장되어 코일 외부에 위치하도록 설치되는 주변부자석(144B)으로 나뉘어지고, 중심부자석(144A)의 하단 극성과 주변부자석(144B)의 하단 극성은 서로 반대 극성의 자극으로 이루어진다. 따라서, 이들 영구자석의 하단에서는 코일(132)이 이루는 실린더의 벽체를 통하여 중심에서 주변부로 혹은 주변부에서 중심으로 자속의 방향이 수평에 가깝게 된다.

자석들의 상단에는 이들 중심부자석(144A) 및 주변부자석(144B)의 상단을 커버하면서 연결하는 원판 형상의 상부 요크부(143C)가 있다. 그리고, 중심부자석(144A)의 하단을 커버하는 원판형의 하부 중심 요크부(143A)와 주변부자석(144B)의 하단을 커버하는 중앙이 빈 원판형 혹은 고리형의 하부 주변 요크부(143B)가 구비된다. 이들 요크는 대개 강자성체로 이루어져 자석들의 단부에서 나오는 자속들이 외부로 누출되지 않도록 차폐하면서 일정한 영역 내에서 폐쇄된 자기회로를 이루도록 집속시키는 역할을 한다.

이들 자석 및 요크부의 방사상 외측에는 자석진동부의 주변부를 형성하도록 중량체(146)가 설치된다. 중량체(146)는 진동발생 장치(100)에서 진동부의 질량을 늘려 체감 진동량을 증가시키기 위해 설치하며, 장치가 차지하는 체적을 줄이기 위해 텅스텐과 같이 비중이 큰 물질로 이루어진다. 여기서 중량체(146)는 비자성체로 이루어져 자속을 분산시키지 않도록 할 수 있다.

자석진동부와 케이스는 자석진동부의 진동시 함께 접촉할 수 있으며, 이런 접촉도 이상음이나 장치 손상을 가져올 수 있으므로 이를 방지하기 위해 진동부의 진동방향인 상하방향에서 진동부의 상하에는 진동부에 직접 혹은 진동부와 닿는 케이스에 범퍼층(124, 134)이 설치될 수 있다. 브라켓(130) 표면에는 코일(132)에 전원을 인가하는 전선(136)이 설치되어 있다.

이런 실시예의 구성에서는 자기회로의 대부분의 경로가 자속을 발생시키는 자석들로 이루어지므로, 대부분의 경로가 자석이 아닌 자성체로 이루어지는 경우, 가령 중심부자석(144A) 부분이 단순히 자성체로 이루어지거나 주변부자석(144B) 부분이 단순히 자성체로 이루어지는 경우에 비해 자속 밀도를 높이기 쉽다. 또한, 자석들의 하단 및 여기에 부착된 요크 사이의 갭(gap)을 줄이면, 코일(132) 상부가 지나는 갭 부분에서 자속을 더욱 집속시키고 따라서 자속 밀도를 더욱 증가시키는 것이 용이하게 된다.

코일(132)이 지나는 갭 부분에서 자속밀도가 증가할수록 코일에 흐르는 전류가 일정하여도 코일(132)과 자석진동부 사이에 작용하여 발생하는 전자력은 커지고, 자석진동부의 무게가 일정할 때 진동 변위는 더 커져 체감 진동량도 증가하게 된다. 즉, 동일한 전력을 사용할 때 체감 진동량을 증가시켜 진동발생 장치의 효율을 높일 수 있게 된다.

도4에 따르면, 다른 구성에 있어서는 도2의 실시예와 동일하고, 단, 코일 상부에서 내면 및 외면이 댐퍼층(138)에 의해 덮여있다. 자석진동자의 진동에 의해 중심부자석(144A), 주변부자석(144B), 하부 중심 요크부(143A), 하부 주변 요크부(143B) 및 이들과 접할 수 있는 코일(132) 부분에서는 상호간의 접촉에 의한 손상과 마찰을 방지하기 위한 댐퍼층(138)이 이들의 접촉가능면에 설치될 수 있고 본 실시예에서는 코일(132)의 상부 내측면과 외측면에 설치되어 있지만 중심부자석(144A)과 하부 중심 요크부(143A)가 결합된 중심부 자석 하부의 측면이나 주변부자석(144B)과 하부 주변 요크부(143B)가 결합된 주변부 자석 하부의 내측면에 형성되거나, 이들 모두에 형성될 수도 있다.

중심부자석과 하부 중심 요크부가 결합된 중심부 자석 하부의 측면이나 주변부자석과 하부 주변 요크부가 결합된 주변부 자석 하부의 내측면에 형성되는 댐퍼층은 중심부자석이나 주변부자석과 같은 자석에 의한 자속에 상응하여 집속되는 자성유체를 포함할 수 있다. 자성유체는 자속에 집속되는 성질을 갖는 물질이며, 그 구체적인 성분의 예는 이미 잘 알려져 있으므로 여기서는 구체적으로 언급하지 않는다.

댐퍼층은 자성유체와 별도로 혹은 자성유체와 함께 형성되는 슬라이드 막일 수 있다. 본 실시예에서는 진동부를 형성하는 자석 및 요크와 코일 사이에는 간극이 매우 적어져 자석 및 요크로 이루어지는 중앙부와 주변부 사이의 자속 밀도를 높이고, 코일과의 상호 작용하는 전자기력을 증가시킬 수 있으며, 동시에 댐퍼층이 진동부와 코일 사이의 접촉에 의한 손상이나 마찰을 줄여 진동부 움직임이 원활하고 효율적으로 유지될 수 있도록 한다. 물론, 댐퍼층과 함께 혹은 별도로 형성되는 슬라이드 막도 이런 손상방지, 마찰방지를 위한 가이드의 역할을 할 수도 있다.

한편, 상부 요크부와 주변부자석의 하단을 커버하는 하부 주변 요크부는 주변부 자석의 외측면을 감싸는 외측면부에 의해 연결되면서 도5와 같은 일체형 요크부(143E)로 이루어질 수 있다. 이 경우, 중량체(146)는 일체형 요크부(143E)의 외측면부의 방사상 외측으로 설치될 수 있다. 이 경우, 일체형 요크부(143E) 내에서 일체형으로 이루어지는 하부 주변 요크부, 상부 요크부, 외측면부 및 이들과 별도로 이루어지는 하부 중심 요크부(143A)는 이들로 감싸지는 내측 공간에 중심부자석(144A)과 주변부자석(144B)을 포함하여 자석들이 이들 요크부로 쉴드(shield)되는 형태를 이루고, 오직 코일(132) 상단이 통과하는 부분만 외부로 개방되어 이 부분에서 자속이 집중되게 할 수 있다.

도4와 같은 실시예에서도 주변부자석 자체가 일종의 강자성체로 형성되므로 도5의 일체형 요크부(143E)의 역할을 겸할 수 있으며, 도5의 실시예에서는 요크부를 이루는 강자성체의 재질을 달리하여 코일 상부에 영향을 미치는 자석 사이의 갭 부분에서 자계 집속도의 차이를 발생시킬 수 있다.

이상에서 본 고안의 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한　것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100: 진동발생 장치 120: 케이스
124, 134: 범퍼층 130: 브라켓
132: 코일 136: 전선
138: 댐퍼층 143A, 143B, 143C, 143E: 요크부
144A: 중심부자석 144B: 주변부자석
146: 중량체 150: 스프링

Claims (4)

1. 케이스,
   상기 케이스 내에 전체적으로 실린더 형태를 이루는 몸체 중의 열린 일단이 상기 케이스에 고정 설치되며, 전원이 인가될 수 있도록 이루어지는 코일,
   상기 코일의 열린 타단 주변에 설치되는 자석진동부,
   상기 자석진동부를 상기 케이스에 진동 가능하게 고정하고 있는 탄성체를 구비하여 이루어지는 선형 진동발생 장치에 있어서,
   상기 자석진동부는, 하단이 상기 코일의 열린 타단 입구를 통해 상기 코일 내부에 위치하도록 설치되는 중심부자석과, 하단이 상기 코일의 열린 타단 입구 외측 아래쪽으로 신장되어 상기 코일 외부에 위치하도록 설치되는 주변부자석, 상기 중심부 자석 및 상기 주변부자석의 상단을 커버하면서 연결하는 상부 요크부, 상기 중심부자석의 하단을 커버하는 하부 중심 요크부, 상기 주변부자석의 하단을 커버하는 하부 주변 요크부를 구비하여 이루어지며, 상기 중심부자석의 하단 자극과 상기 주변부자석의 하단 자극은 서로 반대 극성의 자극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대전화용 진동발생 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 자석진동자의 진동에 의해 상기 중심부자석, 상기 주변부자석, 상기 하부 중심 요크부, 상기 하부 주변 요크부 및 코일 부분 가운데 적어도 하나에는 댐퍼층이 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대전화용 진동발생 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 댐퍼층은 자성유체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대전화용 진동발생 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 가운데 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부 요크부와 상기 하부 주변 요크부는 상기 주변부자석의 외측면을 감싸는 외측면부에 의해 연결되면서 일체형 요크부를 이루는 것을 특징으로 하는 휴대전화용 진동발생 장치.

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