KR20120100545A - 선형 진동 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 진동 발생장치에 관한 것으로서, 특히 휴대단말기 등 진동을 발생을 필요로 하는 전자기기에 내장되어 코일과 자석의 상호작용에 의해 진동을 발생시키는 선형 진동 발생장치에 관한 것이다.
본 발명의 선형 진동 발생장치는, 베이스부재와; 상기 베이스부재의 상부에 배치되는 중공원통형상의 코일과; 상기 베이스부재에 결합되어 상기 코일의 중심에 삽입 배치되는 코어와; 상기 베이스부재의 상부를 덮는 커버부재와; 외측부가 상기 베이스부재 또는 커버부재에 결합되는 진동판과; 상기 진동판에 연결되고, 상기 코어의 상면과 이격된 상태로 상기 코어의 상부에 배치되는 영구자석을 포함한 진동부로 이루어지되, 상기 코일에 인가되는 전류의 방향이 변경되면, 상기 진동부는 상하방향으로 진동하는 것을 특징으로 한다.

Description

선형 진동 발생장치 { Linear vibration actuator }

본 발명은 선형 진동 발생장치에 관한 것으로서, 특히 휴대단말기 등 진동을 발생을 필요로 하는 전자기기에 내장되어 코일과 자석의 상호작용에 의해 진동을 발생시키는 선형 진동 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 통신기기에서 착신을 하기 위해 많이 사용되는 것이 벨소리와 진동이다.

진동을 위해서는 소형의 진동 발생장치를 구동시켜 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기전체가 진동을 할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.

현재 휴대폰과 같은 통신기기에 적용되고 있는 착신수단 중 하나인 진동 발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로써, 휴대폰에 탑재되어 무음 착신알림용으로 사용되고 있다.

이러한 진동 발생장치는 휴대폰의 착신을 알리는 등의 목적으로 널리 사용되고 있으며, 근래에 들어서는 게임장치에도 장착되어 사용자에게 게임의 진행상태를 알리거나 터치폰 등에 장착되어 사용자로 하여금 키가 터치되었음을 느끼도록 하기 위한 목적으로 그 사용이 늘고 있다.

휴대폰시장이 급속도로 팽창되고 있고, 이와 더불어 여러 가지 기능이 휴대폰에 부가되는 추세에 따라 휴대폰 부품의 소형화, 고품질화가 요구되는 상황에서 진동 발생장치 또한 기존제품의 단점을 개선하고, 품질을 획기적으로 개선시키는 새로운 구조의 제품개발의 필요성이 대두 되고 있는 실정이다.

휴대단말기에 장착되는 종래의 진동 발생장치는 기본적으로 1차 진동계를 이용한 것으로 중량체를 코일형 스프링과 같은 탄성체에 부착시키고, 중량체를 진동시키기 위한 코일을 구비하고 있다.

상기 코일에 전류를 인가하면 상기 중량체와 탄성체의 탄성 계수에 의해 미리 정해진 주파수 응답 특성에 따라 상기 중량체가 진동한다

최근 출시되는 휴대단말기는 상술한 바와 같이, 사용자의 터치입력에 반응하여 음성 또는 진동을 출력함으로써, 사용자에게 입력에 대응하는 피드백을 제공하는 기능을 구비하고 있다.

특히, 햅틱 기술이 적용된 휴대단말기의 경우에는 사용자의 여러 가지 입력에 반응하여 다양한 촉각 피드백을 제공하기 위해 다양한 형태의 진동을 발생하는 진동 발생장치의 연구가 한창 진행되고 있다.

그러나 종래의 진동 발생장치는 코일과 고정자석 사이에서 발생하는 로렌츠의 힘으로 중량체의 상하구동력을 발생하도록 하였는바, 로렌츠 힘에 의한 진동 발생장치 구조의 한계로 인하여 진동의 세기 및 진동주파수 대역 등에서 좋은 특성을 나타내기 어려웠다.

또한 종래의 진동 발생장치는 고정된 코일에 대해 중량체에 포함된 영구자석이 코일의 안쪽과 바깥쪽 모두에서 움직이는 구조로 되어 있어, 코일과 영구 자석의 충돌 가능성 높아 잡음 발생 및 코일의 단선 등의 문제가 생길 수 있다.

또한, 이러한 종래의 진동 발생장치에 장착되는 진동판은 일반적으로 그 형상이 복잡하고 평판이 아닌 돌출형으로 형성되어 있기 때문에, 제작이 어려우며 조립시 주파수 특성을 맞추기가 어려운 단점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 중공형상의 코일의 중심부에 고정된 코어를 장착하여 보다 강한 전자기력이 발생되도록 하고, 이로 인해 진동의 세기 및 진동주파수 대역 등에서 진동특성을 향상시킬 수 있으며, 코일 단선문제를 최소화하여 개선할 수 있고, 진동판을 평판형상으로 제작하여 제작 및 조립이 용이할 뿐만 아니라 안정된 진동주파수 특성을 갖도록 할 수 있는 선형 진동 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 선형 진동 발생장치는, 베이스부재와; 상기 베이스부재의 상부에 배치되는 중공원통형상의 코일과; 상기 베이스부재에 결합되어 상기 코일의 중심에 삽입 배치되는 코어와; 상기 베이스부재의 상부를 덮는 커버부재와; 외측부가 상기 베이스부재 또는 커버부재에 결합되는 진동판과; 상기 진동판에 연결되고, 상기 코어의 상면과 이격된 상태로 상기 코어의 상부에 배치되는 영구자석을 포함한 진동부로 이루어지되, 상기 코일에 인가되는 전류의 방향이 변경되면, 상기 진동부는 상하방향으로 진동하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동판은 중공형상으로 형성되어 상기 코일을 감싸면서 배치되고, 상기 베이스부재 또는 상기 커버부재에는 상기 진동판의 외측부가 결합되는 제1지지턱이 형성되며, 상기 진동부는 상기 제1지지턱과 이격된 상기 진동판의 내측부에 결합된다.

또한, 상기 진동부는 상기 진동판의 내측부와 상기 영구자석을 상호 결합시키는 요크를 더 포함하여 이루어지되, 상기 영구자석은 원판형상으로 형성되어 상기 코어가 배치된 상하방향으로 착자되고, 상기 요크는 중심부가 상방향으로 돌출형성되어, 외측부가 상기 진동판의 내측부의 상면에 결합되고, 내측부의 하면에 상기 영구자석이 결합된다.

상기 진동부는, 상기 요크를 감싸면서 결합되고 상기 코일의 외곽에 배치되는 중량체를 더 포함하여 이루어지되, 상기 중량체에는 중심부에 상방향으로 오목하게 안착홈에 형성되고, 상기 안착홈에는 상방향으로 돌출 형성된 상기 요크의 중심부가 삽입되어 결합된다.

또한, 상기 진동부는, 상기 진동판과 영구자석을 상호 결합시키는 플레이트를 더 포함하여 이루어지되, 상기 영구자석은 원판형상으로 형성되어 상기 코어가 배치된 상하방향으로 착자되어 있고, 상기 커버부재의 상부테두리에는 하방향으로 절곡된 제2지지턱이 형성되며, 상기 진동판은 외측부가 상기 제2지지턱의 하면에 결합되고, 상기 제2지지턱과 이격된 상기 진동판의 중심부에는 상기 플레이트가 결합된다.

이때, 상기 진동판은 동일평면을 갖는 평판형상으로 이루어짐이 바람직하다.

상기 진동부는, 중공원통형상으로 형성되어 상기 코어를 중심으로 배치되고 상기 영구자석에 결합되는 중량체를 더 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 영구자석의 하면에는 상기 영구자석의 상하이동시 상기 코어와의 충돌하는 것을 방지하기 위한 충돌방지부가 장착된다.

상기 코어는 상기 베이스부재와 일체로 이루어지되, 상기 베이스부재를 상방향으로 절곡시켜 형성된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 선형 진동 발생장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

중공형상의 코일의 중심부에 고정된 코어를 장착하여 보다 강한 전자기력을 발생하도록 할 수 있다.

또한 본 발명의 선형진동 발생장치는 진동의 세기 및 진동주파수 대역 등에서 진동특성을 향상시키고, 코일의 외곽에서만 영구자석 등이 상하 이동하는바 코일 단선문제를 최소화하여 개선할 수 있다.

또한, 평면형 판스프링을 진동판으로 사용함에 따라 제작 및 조립이 용이하고, 안정된 진동 특성을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 선형 진동 발생장치의 구조도,
도 2는 본 발명의 실시예2에 따른 선형 진동 발생장치의 구조도,
도 3은 본 발명의 실시예3에 따른 선형 진동 발생장치의 구조도,

도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 선형 진동 발생장치의 구조도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 선형 진동 발생장치는, 베이스부재(110)와, 코일(120)과, 코어(115)와, 커버부재(130)와, 진동판(141)과, 진동부로 이루어진다.

상기 베이스부재(110)는 평판형상으로 이루어지고, 테두리에는 상기 진동판(141)을 지지하기 위한 제1지지턱(111)이 돌출 형성되어 있다.

상기 제1지지턱(111)을 상기 베이스부재(110)의 테두리에서 상방향으로 절곡되어 형성된다.

상기 베이스부재(110)의 상면에는 상기 코일(120)에 전류를 인가하기 위한 회로기판(116)이 장착된다.

상기 코일(120)은 중공원통형상으로 권취되어 상기 베이스부재(110)의 상부 중심부에 배치된다.

상기 코어(115)는 상기 베이스부재(110)에 고정 결합되고, 상기 코일(120)의 중심에 삽입 배치된다.

상기 코어(115)는 상기 베이스부재(110)와 별도로 제작되어 상기 베이스부재(110)의 상면에 고정 결합될 수도 있고, 본 실시예와 같이 상기 베이스부재(110)의 중심부를 상방향으로 볼록하게 절곡시켜 상기 코어(115)를 형성할 수도 있다.

본 실시예와 같이 상기 베이스부재(110)의 중심부를 상방향으로 돌출되게 절곡시켜 상기 코어(115)를 상기 베이스부재(110)와 일체로 형성함으로써, 상기 코어(115)를 용이하게 제작할 수 있다.

상기 커버부재(130)는 하부가 개방된 원통형상으로 형성되어 상기 베이스부재(110)의 상부를 덮는다.

따라서, 상기 베이스부재(110)와 상기 커버부재(130) 사이에는 본 발명의 선형 진동 발생장치를 이루는 나머지 구성이 배치된다.

상기 진동판(141)은 중공형상의 판스프링으로 형성되어 상기 코일(120)을 감싸도록 배치되고, 동일평면을 갖는 평판형상으로 형성된다.

즉, 상기 진동판(141)은 외측부에서 내측부까지 일직선을 이루는 평판형상으로 형성된다.

이러한 상기 진동판(141)은 외측부가 상기 베이스부재(110)에 형성된 상기 제1지지턱(111)의 상면에 결합되어 지지된다.

위와 같이 상기 진동판(141)이 절곡형성되거나 원반형상이 아닌 평판형상으로 형성되어 있기 때문에, 상기 진동판(141)의 제작 및 탄성력 조정이 용이하다.

상기 진동부는 영구자석(150)과, 요크(160)와, 중량체(171)로 이루어진다.

상기 영구자석(150)은 상기 진동판(141)에 결합되어 상기 코어(115)의 상면과 이격된 상태로 상기 코어(115)의 상부에 배치된다.

상기 영구자석(150)은 상하방향으로 N극과 S극이 착자되어 있다.

상기 영구자석(150)과 진동판(141)은 상호 직접 결합할 수도 있으나, 본 실시예와 같이 상기 요크(160)를 통해 상호 결합되도록 함이 바람직하다.

상기 요크(160)는 중심부가 상방향으로 돌출 형성되어, 외측부가 상기 제1지지턱(111)과 이격된 상기 진동판(141)의 내측부의 상면에 결합되고, 내측부의 하면에 상기 영구자석(150)의 상면이 결합된다.

이러한 상기 요크(160)는 자화가 잘되는 재질로 구성되며, 철, 코발트, 니켈 및 그 합금 등의 재질로 이루어진다.

상기 진동판(141)의 상면에 결합되는 상기 요크(160)의 외측면은 상기 코일(120)의 외주면에 이격되어 배치된다.

상기 요크(160)는 상기 영구자석(150)의 상면과 접하고 있기 때문에, 상기 영구자석(150)의 상면 극성과 상기 요크(160)의 극성은 동일하게 된다.

상기 요크(160)는 중량체(171) 및 영구자석(150)에 의해 상하방향으로 진동하는 진동력을 상기 진동판(141)으로 전달하고, 상기 중량체(171)와 상기 영구자석(150)을 상기 진동판(141)을 통해 상기 베이스부재(110)에 결합시키는 역할을 한다.

또한, 상기 요크(160)는, 상기 코일(120)에 전류가 흐를 때 상기 코어(115)가 전자석이 됨에 따라, 상기 코어(115)와 상기 영구자석(150) 사이에서 작용하는 자기장이 상호간에 잘 유도되도록 도움을 주는 역할을 한다.

상기 중량체(171)는 상기 요크(160)에 결합되고, 상기 코일(120)의 외곽에 배치된다.

상기 요크(160)가 없을 경우에는 상기 중량체(171)는 상기 영구자석(150)에 직접 결합된다.

상기 중량체(171)에는 중심부에 상방향으로 오목하게 안착홈(175)이 형성되고, 상기 안착홈(175)에는 상방향으로 돌출 형성된 상기 요크(160)의 중심부가 삽입되어 결합된다.

이러한 상기 중량체(171)는 상기 영구자석(150)보다 무거워 상기 영구자석(150)이 상하방향으로 유동할 때 보다 잘 유동할 수 있도록 하는 역할을 한다.

그리고, 상기 중량체(171)는 상기 진동판(141)이 상방향으로 탄성변형될 때, 장애가 되지 않도록 상기 진동판(141)의 탄성변형구간에서 상기 진동판(141)과 이격되어 있다.

이러한 상기 중량체(171)는 필요에 따라 제외되고, 상기 영구자석(150)의 무게만으로 상하진동을 유발하도록 할 수도 있다.

또한, 상기 영구자석(150)의 하면에는 상기 영구자석(150)의 상하이동시 상기 코어(115)와의 충돌하는 것을 방지하기 위한 충돌방지부(180)가 장착되도록 함이 바람직하다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 선형 진동 발생장치는, 상기 코일(120)에 전류를 인가하면서 주기적으로 인가되는 전류의 방향을 변환시키면, 상기 코일(120)의 중심부에 배치된 상기 코어(115)를 통해 발생되는 전자기장과 상기 영구자석(150)에서 발생하는 자기장 상호간에 인력 또는 척력이 발생하게 되어, 상기 진동부가 상기 진동판(141)을 탄성 변형시키면서 상하방향으로 운동하게 된다.

또한, 상기 진동판(141)이 평판형상으로 형성되어 있기 때문에, 상기 진동판(141)의 제작 및 조립이 용이하다.

도 2는 본 발명의 실시예2에 따른 선형 진동 발생장치의 구조도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예2의 선형 진동 발생장치는 실시예1과 비교하여, 상기 제1지지턱(131)의 형성위치에 차이가 있고, 나머지 구성은 동일하다.

실시예2에서 상기 제1지지턱(131)은 상기 커버부재(130)의 테두리에서 내측방향으로 돌출형성되어 있다.

그리고, 상기 진동판(141)의 외측부의 하면은 상기 커버부재(130)의 테두리에서 내측방향으로 돌출된 상기 제1지지턱(131)의 상면에 결합되어 지지된다.

또한, 상기 커버부재(130)는 2개 이상의 부품으로 분리되어, 그 내부에 다른 구성을 용이하게 장착할 수 있도록 한다.

그 외 다른 사항은 실시예1과 동일한바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 실시예3에 따른 선형 진동 발생장치의 구조도이다.

실시예3의 선형 진동 발생장치는, 베이스부재(110)와, 코일(120)과, 코어(115)와, 커버부재(130)와, 진동판(142)과, 진동부로 이루어진다.

상기 베이스부재(110)는 실시예1과 비교하여 제1지지턱(111)이 없이 평판형상으로 형성되어 있다는 점에서 실시예1과 차이가 있으며, 그외는 실시예1의 베이스부재(110)와 동일하다.

상기 코일(120) 및 코어(115)는 실시예1과 동일한바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 커버부재(130)의 상부테두리에는 하방향으로 절곡된 제2지지턱(132)이 형성되어 있으며, 상기 제2지지턱(132)은 상기 진동판(142)을 지지하는 역할을 한다.

상기 진동판(142)은 판스프링으로 형성되고, 상기 진동부는 영구자석(150)과, 플레이트(165)와, 중량체(172)로 이루어진다.

상기 진동판(142)는 실시예1,2와 달리 상기 영구자석(150)의 상부에 배치된다.

상기 진동판(142)은 외측부의 상면이 상기 제2지지턱(132)의 하면에 결합되어 있으며, 동일평면상에 배치되는 평판형상으로 형성되어 있다.

상기 진동판(142)는 실시예1과 같이 중공형상의 판스프링으로 형성될 수도 있다.

상기 영구자석(150)은 상기 플레이트(165)를 통해 상기 진동판(142)의 중심부에 결합된다.

즉 상기 플레이트(165)는 상면이 상기 진동판(142)의 중심부 하면에 결합되고, 하면이 상기 영구자석(150)의 상면에 결합되어, 상기 진동판(142)과 영구자석(150)을 상호 결합시킨다.

상기 플레이트(165)는 단순히 상기 영구자석(150)과 진동판(142)을 결합시킬 수도 있고, 양측으로 하향 절곡되어 자기장을 유도하는 요크와 같은 역할을 수행하도록 할 수도 있다.

본 실시예에서 상기 플레이트(165)는 상방향으로 삽입돌기가 돌출 형성되어 상기 진동판(142)에 삽입 장착됨으로서 결합되어 있다.

상기 중량체(172)는 중공원통형상으로 형성되어 상기 코어(115)를 중심으로 배치되고, 상기 중량체(172)의 상면은 상기 영구자석(150)의 하면에 결합된다.

실시예3에서는 상기 진동판(142)이 평판형상으로 형성되어 상기 제2지지턱(132)에 결합되는바, 상기 진동판(142)을 절곡형상 또는 원반형상으로 제조할 필요가 없어 제조 및 조립이 용이하다.

그외 다른 사항은 실시예1과 동일한바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

본 발명인 선형 진동 발생장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

110 : 베이스부재, 111 : 제1지지턱, 115 : 코어, 116 : 회로기판,
120 : 코일,
130 : 커버부재, 131 : 제1지지턱, 132 : 제2지지턱,
141,142 : 진동판,
150 : 영구자석,
160 : 요크, 165 : 플레이트,
171,172 중량체, 175 : 안착홈,
180 : 충돌방지부,

Claims (9)

1. 베이스부재와;
   상기 베이스부재의 상부에 배치되는 중공원통형상의 코일과;
   상기 베이스부재에 결합되어 상기 코일의 중심에 삽입 배치되는 코어와;
   상기 베이스부재의 상부를 덮는 커버부재와;
   외측부가 상기 베이스부재 또는 커버부재에 결합되는 진동판과;
   상기 진동판에 연결되고, 상기 코어의 상면과 이격된 상태로 상기 코어의 상부에 배치되는 영구자석을 포함한 진동부로 이루어지되,
   상기 코일에 인가되는 전류의 방향이 변경되면, 상기 진동부는 상하방향으로 진동하는 것을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 진동판은 중공형상으로 형성되어 상기 코일을 감싸면서 배치되고,
   상기 베이스부재 또는 상기 커버부재에는 상기 진동판의 외측부가 결합되는 제1지지턱이 형성되며,
   상기 진동부는 상기 제1지지턱과 이격된 상기 진동판의 내측부에 결합되는 것을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 진동부는 상기 진동판의 내측부와 상기 영구자석을 상호 결합시키는 요크를 더 포함하여 이루어지되,
   상기 영구자석은 원판형상으로 형성되어 상기 코어가 배치된 상하방향으로 착자되고,
   상기 요크는 중심부가 상방향으로 돌출형성되어, 외측부가 상기 진동판의 내측부의 상면에 결합되고, 내측부의 하면에 상기 영구자석이 결합되는 것을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 진동부는, 상기 요크를 감싸면서 결합되고 상기 코일의 외곽에 배치되는 중량체를 더 포함하여 이루어지되,
   상기 중량체에는 중심부에 상방향으로 오목하게 안착홈에 형성되고,
   상기 안착홈에는 상방향으로 돌출 형성된 상기 요크의 중심부가 삽입되어 결합된 것을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 진동부는, 상기 진동판과 영구자석을 상호 결합시키는 플레이트를 더 포함하여 이루어지되,
   상기 영구자석은 원판형상으로 형성되어 상기 코어가 배치된 상하방향으로 착자되어 있고,
   상기 커버부재의 상부테두리에는 하방향으로 절곡된 제2지지턱이 형성되며,
   상기 진동판은 외측부가 상기 제2지지턱의 하면에 결합되고, 상기 제2지지턱과 이격된 상기 진동판의 중심부에는 상기 플레이트가 결합된 것을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
6. 제 2항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 진동판은 동일평면을 갖는 평판형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 진동부는, 중공원통형상으로 형성되어 상기 코어를 중심으로 배치되고 상기 영구자석에 결합되는 중량체를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 영구자석의 하면에는 상기 영구자석의 상하이동시 상기 코어와의 충돌하는 것을 방지하기 위한 충돌방지부가 장착된 것을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 코어는 상기 베이스부재와 일체로 이루어지되,
   상기 베이스부재를 상방향으로 절곡시켜 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동 발생장치.

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