KR20120033043A - 수평 선형 진동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일 지지대와 스프링 지지대를 갖는 선형 진동기에 관한 것으로, 케이스의 내부에 영구자석, 코일부 및 회로기판을 구비하고, 회로기판을 통해 외부로부터 전원이 입력되면 코일부와 영구자석 사이에 작용하는 전자기력에 의해 질량체가 진동하는 선형 진동기에 있어서, 상기 스프링을 고정 가능한 스프링 고정 돌기와 일체로 형성되어 상기 질량체를 고정하는 운동부 고정판을 두어 운동부의 이동 공간을 최대로 확보하고 고효율의 전자계 구조를 가짐으로써 소형 경량화 구조가 가능하고, 소형 고 진동의 수평진동자를 제공한다

Description

수평 선형 진동기{Horizontal Linear vibrator}

본 발명은 수평 선형 진동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개인 휴대 단말기나 게임기에 장착되어 진동하도록 설계되는 수평 선형 진동기에 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, 그 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.

현재 휴대폰에 적용되고 있는 진동모터는 회전력을 발생시켜 불평형 질량의 회전부를 이용하여 기계적 진동을 얻는 방식이다. 이 때 사용되는 대부분의 진동모터는 브러시와 정류자를 이용하여 전류를 공급한다.

이와 같이 휴대폰 또는 게임기에 착장된 진동기는 긴 수명, 작은 사이즈, 우수한 진동성능이 요구되고 있다.

도 1은 종래의 회전형 진동기를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 FPCB를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 회전자를 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면, 종래의 회전형 진동기(10)에서 운동체(20)에 구비된 코일(25)에 외부전원을 공급하는 방법은 다음과 같다.

먼저 케이스(11)에 고정되어 있는 리드선(17)을 통해 회전형 진동기(10)에 전원이 공급된다. 리드선(17)은 FPCB(유연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board), 15)에 납땜 등의 방법으로 전기적으로 연결되어 있으며, FPCB(15)에는 전기가 연결될 수 있도록 도 2와 같은 회로패턴이 형성된다.

도 2를 참조하면 FPCB(15)는 일단에 리드선(17)과 전기적으로 연결되는 리드선 연결단자(15a)가 형성되고, 타단에 브러쉬 타입의 전원연결부(19)와 전기적으로 연결되는 전원연결부 연결단자(15b)가 형성된다.

한편 운동체(20)에는 코일(25)이 위치해 있고, 코일(25)은 회로기판(15)과 전기적으로 연결되어 있다. 도 3을 참조하면 회로기판(15)은 전원연결부(12)가 전기적으로 미끄럼 접촉을 할 수 있도록 복수의 정류자 패턴(16)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 회전형 진동기(10)는 외부전원이 리드선(17)을 통해 공급되면 FPCB(15)와 브러쉬 타입의 전원연결부(19)를 통해 운동체(20)에 배치된 회로기판(15)에 전달된다. 그리고, 운동체(20)의 회로기판(13)에 전달된 전원은 회로기판(15)에 전기적으로 연결된 코일(25)로 전달되게 된다.

외부에서 전원이 인가되면 전자기력에 의해 운동체(20) 및 회로기판(15)이 회전하면서 진동이 발생되며 브러쉬 타입의 전원연결부(19)와 회로기판(15)은 마찰 운동을 하면서 전기적으로 연결된다.

회로기판(15)은 회전자(14)가 회전 시 적절히 정류작용을 하면서 코일(25)에 전원을 적절히 공급할 수 있도록 정류자(16)가 몇 개의 조각으로 나누어서 배치되어 있다. 그리고 종래에는 운동체(20)가 샤프트(21)를 중심으로 지지되어 회전함으로써 베어링(23)과 샤프트(21)의 높은 정밀도로 소음을 감소시키고 샤프트(21)와 베어링(23) 사이에 베어링(23)에서 나온 오일로 윤활을 좋게 하고 소음을 줄였다.

그러나 이런 구조는 샤프트(21)를 중심으로 운동체(20)가 회전함으로써 진동 방향이 2축으로 진동하며 1축으로만 진동을 발생시키기는 어렵다. 그리고 회전력을 이용함으로써 회전자의 관성으로 인해 응답성이 떨어져 빠른 응답성을 요구하는 기능에는 적합하지 않다. 또 브러시와 정류자를 사용함으로써 생기는 기계적인 마찰로 인해 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 케이스의 내부에 영구자석, 코일부 및 회로기판을 구비하고, 회로기판을 통해 외부로부터 전원이 입력되면 코일부와 영구자석 사이에 작용하는 전자기력에 의해 질량체가 수평 진동하는 선형 진동기에 있어서, 그 진동 방향이 개인 휴대 단말기나 게임기의 길이 방향인 수평방향으로 진동하며,응답성이 좋고 장수명이며 고효율의 전자계 구조를 가짐으로써 소형 경량화 구조가 가능하고, 진동력이 높은 수평진동자를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스, 상기 케이스의 내부 공간에 배치된 코일, 상기 코일과 전자기적인 힘이 작용하도록 배치된 영구자석, 상기 영구자석과 코일의 전자기적인 힘에 의해 운동하는 질량체, 상기 영구자석과 상기 질량체가 결합된 운동부, 상기 코일에 전원을 공급하는 전원 연결부, 상기 운동부와 상기 케이스 내측 사이에 적어도 하나 이상 배치된 스프링 구조에 있어서, 상기 스프링을 고정 가능한 스프링 고정 돌기와 일체로 형성되어 상기 질량체를 고정하는 운동부 고정판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한

상기 운동부 고정판은 수지 또는 금속 재질을 이용하여 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 케이스의 내부에 영구자석, 코일부 및 회로기판을 구비하고, 회로기판을 통해 외부로부터 전원이 입력되면 코일부와 영구자석 사이에 작용하는 전자기력에 의해 질량체가 진동하는 수평 선형 진동기로서, 개인 휴대 단말기의 두께 방향이 아닌 길이 또는 폭 방향인 수평 방향으로 진동하도록 함으로써 진동부의 운동 변위 공간을 충분히 확보가 가능함으로 진동 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

또한 스프링 고정이 가능한 스프링 고정 돌기와 일체로 형성되어 상기 질량체를 고정하는 운동부 고정판을 두어 운동부의 이동 공간을 최대로 확보하고 고효율의 전자계 구조를 가짐으로써 응답성이 좋고 장수명이며 소형 경량화 구조가 가능하고, 소형 고 진동의 수평진동자를 실현하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 회전형 진동기를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 FPCB를 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 회전자를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 운동부 고정판을 갖는 선형진동기의 분해사시도.
도 5는 도 4의 평면도 및 정면도
도 6은 본 발명의 실시 예인 도 4의 운동부 고정판을 갖는 운동부의 분해사시도
도 7은 본 발명의 실시 예인 도 4의 코일 고정부의 분해사시도
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 운동부 고정판 구조의 실시 예

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 운동부 고정판을 갖는 선형진동기의 분해 사시도이고 도 5는 도 4의 평면도 및 정면도이다. 도 6은 본 발명의 실시 예인 도 4의 운동부 고정판을 갖는 운동부의 분해 사시도이며 도 7은 본 발명의 실시 예인 도 4의 코일 고정부의 분해사시도이고 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 운동부 고정판 구조의 실시 예이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 운동부 고정판(140)를 갖는 선형진동기(100)는 영구자석(113), 코일부(125), 코일지지대(131), 스프링(123), 전원연결부(115)로 구비된 케이스(110) 내부에 구비되는 질량체(121) 및 진동흡수부재(130)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 케이스(110)는 하부 케이스(111a)와 상부 케이스(111b)가 서로 결합되고 내부에 빈 공간을 갖는다. 본 발명의 실시예에 의한 케이스(110)는 상, 하부면, 전, 후측면, 좌, 우측면을 갖는 육면체 형상을 갖는 것이 바람직하다.

케이스(110)의 중앙부에는 복수 개의 질량체(121)가 있고, 질량체 지지대(114)에 부착되며 질량체 지지대(114) 내측에 영구자석(113)이 각각 부착된다. 이 때 영구자석(113)이 질량체(121) 내부에 부착될 경우 전자기적인 효율을 극대화하기 위해 질량체 지지대(114)로 보통 철판 등의 강자성체 재질을 사용한다.그리고 질량체(121)를 일체로 결합하기 위해 운동부 고정판(140)을 사용한다.

그리고 케이스(110)의 내측 일면에는 코일지지대(131))가 부착된다. 코일 지지대(131)일측면에는 전자기력을 발생시키는 코일(125)이 부착되고 코일(125)끝단에는 코일 리드선을 연결하기 쉽게 하기 위해 전연연결부(115)를 부착한다. 이 때 전원연결부(115)는 작업성과 유연성을 고려하여 연성회로기판을 주로 사용한다. 전원 연결부(115)는 하부 케이스(111a) 일측면에 형성된 가이드홈(116)을 따라 부착되어 외부로부터 전원연결을 용이하게 한다. 상기 가이드홈(116)은 주로 단조공정을 사용하여 형성한다. 질량체(121)외측과 케이스(110) 내측 사이에는 스프링(123)이 배치된다. 상기 스프링(123)은 운동부 고정판(140) 및 스프링 지지 돌기(141)을 이용하여 고정되고, 상기 운동부 고정판(140)은 질량체(121)에 고정된다. 본 고안은 외부로부터 전원연결부(115)를 통해 공급된 전류가 코일(125)에 흐르게 되면 자력이 발생되고, 발생된 자력이 코일(125) 주변에 배치된 영구자석(113)을 밀고 당기는 힘을 발생시켜 질량체(121)가 진동하는 힘을 발생시키게 된다. 이때 질량체(121) 일측면 또는 양측면에 있는 운동부 고정판(140)에 스프링(123)이 달려있고 스프링(123)과 질량체(121)를 포함한 운동부(112)와의 공진 주파수에 의해 진동력이 극대화된다. 스프링(123) 내측에는 댐퍼(120)가 있다 이 댐퍼(120)는 질량체(121)가 케이스(110)와 바로 충돌해서 소음을 발생시키거나 기계적인 찌그러짐을 방지하기 위해서 부착한다. 특히 본 수평 진동기(100)는 스프링(123)과 운동부(112)의 공진 주파수를 이용하여 진동력을 극대화시키는 구조로 되어 있으며 공진주파수를 기준으로 사용 주파수 대역폭을 정하면 사용 주파수 대역에서는 진동량을 비교적 일정하게 하는 역할을 댐퍼(120)가 수행한다. 또 질량체(121)를 포한한 운동부(112)가 수평 왕복 운동을 하는 경우 질량체(121)가 왕복운동 방향으로만 움직이는 것이 아니고 왕복 운동 방향과 직각 방향으로도 움직이는 힘이 발생하며 이 힘은 운동부(112)가 케이스(110)를 때리는 운동을 하며 그 결과 소음을 발생시킨다. 이런 소음을 방지하기 위해 운동부(112)와 케이스(110) 사이에 진동흡수부재(130)을 배치하였다.

본 고안에서 보면 코일(125)의 중심점에서 스프링(120)의 운동방향으로 평행선을 그어보면 코일(125), 운동부 고정판(140), 스프링(123), 케이스(111) 순으로 배치되어 있음을 알 수 있다. 즉 운동부(112)가 스프링(123)의 운동방향으로 운동할 때 이동 변위를 최대로 하기 위해 코일(125)과 스프링(123) 사이에 운동부(112)의 운동 방향으로는 질량체(121)를 배치하지 않고 얇은 강판으로 된 운동부 고정판(140) 배치함으로서 운동부(112)의 운동 변위 공간을 극대화하였다. 그리고 운동부 고정판(140)으로 강판 재질을 사용함으로써 복수개의 질량체(121)가 운동부 고정판(140)과 일체로 형성되더라도 외부 충격 등에 변형이 없고 튼튼한 구조를 형성하였다.그렇게 배치하면 코일(125)과 운동부(112) 간의 거리를 최대로 하여 진동량을 증가시킬 수 있다. 또한 운동부 고정판(140)의 일면에 스프링 고정이 용이하도록 스프링 고정 돌기(141) 형상과 유사한 돌기를 운동부 고정판(140)과 일체로 형성하였다. 따라서 별도의 스프링 고정 돌기가 필요하지 않고 운동부 고정판(140)과 일체로 형성됨으로써 스프링(123)간의 간격이 안정이 되어 운동부(112)가 항상 균일하고 안정된 운동을 하도록 하였다. 또 운동부 고정판(140)에는 비자성체 등의 기계적 강도가 강한 자재로 몇 개로 분리해서 사용할 수 있다. 특히 강도와 재료비 등을 고려하여 스테인레스 강판, 인청동 강판, 아연이나 알루미늄 강판 등을 사용할 수도 있다.

이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

100 : 선형진동기
110 : 케이스 111a : 하부케이스
111b : 상부 케이스 112 : 운동부
113 : 영구자석 114 : 질량체 지지대 (요크)
115 : 전원 연결부 120 : 댐퍼
121 : 질량체 123 : 스프링
125 : 코일 130 : 진동흡수부재
131 : 코일 지지대 135 : 코깅 돌기
140 : 운동부 고정판 141: 플레이트 와셔

Claims (2)

1. 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스,
   상기 케이스의 내부 공간에 배치된 코일,
   상기 코일과 전자기적인 힘이 작용하도록 배치된 영구자석,
   상기 영구자석과 코일의 전자기적인 힘에 의해 운동하는 질량체,
   상기 영구자석과 상기 질량체가 결합된 운동부,
   상기 코일에 전원을 공급하는 전원 연결부,
   상기 운동부와 상기 케이스 내측 사이에 적어도 하나 이상 배치된 스프링 구조에 있어서,
   상기 스프링을 고정 가능한 스프링 고정 돌기와 일체로 형성되어 상기 질량체를 고정하는 운동부 고정판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 선형 진동기
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 운동부 고정판은 수지 또는 금속 재질을 이용하여 구성한 것을 특징으로 하는 수평 선형 진동기
   
   

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