KR20150016049A

KR20150016049A - 선형 진동자

Info

Publication number: KR20150016049A
Application number: KR1020130092285A
Authority: KR
Inventors: 박준
Original assignee: 박준
Priority date: 2013-08-03
Filing date: 2013-08-03
Publication date: 2015-02-11

Abstract

본 발명에 따르면, 내부에 공간을 형성하며 상부의 적어도 일부가 폐쇄되고 하부가 개방된 케이스, 케이스 내부에 배치된 코일, 상기 코일에 연결된 전원공급장치, 상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석, 상기 영구자석과 결합하여 진동을 증폭시키는 웨이트, 상기 웨이트의 일부에 고정된 고정부재 및 상기 케이스의 내측에 일측면이 고정되고 또 다른 일측면이 상기 웨이트의 운동방향의 중심부를 지나서 상기 고정부재에 연결된 탄성부재를 포함하며, 소형에서 탄성부재의 길이가 극대화 되고, 고진동의 특성을 나타내며, 높은 신뢰성을 갖는 선형 진동자를 제공한다.

Description

선형 진동자 {Linear Actuator}

본 발명은 선형 진동자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트워치, 개인 휴대 단말기, 태블릿PC, 게임기 또는 리모콘 등에 장착되어 진동하도록 설계되는 선형 진동자에 관한 것이다

일반적으로 통신기기에서 반드시 필요한 기능 중의 하나가 착신기능이다. 이러한 착신기능으로 소리 또는 진동으로 알려주는 기능이 있다.

이 중 진동기능은 스피커를 통해 멜로디나 벨이 외부로 전달되어 타인에게 피해를 입히지 않고자 하는 경우에 주로 사용되는데, 이러한 진동을 위해서는 소형의 액추에이터를 구동시켜, 그 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기가 진동 할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.

또한, 최근에는 터치스크린을 장착한 스마트폰 및 태블릿 등의 보급이 늘어나면서, 진동기능은 단순한 착신기능을 넘어 가상의 터치감을 사용자에게 제공하는 기능이 요구되고 있다.

과거 착신 기능만을 필요로 할 때에는 중량체가 회전하는 형태의 진동자가 주로 사용되었지만, 터치스크린을 장착한 기기에서는 터치에 대한 반응에 빠른 응답을 하여야 하기 때문에 선형운동을 하는 선형 진동자가 주로 사용되고 있다.

또한, 최근에는 스마트와치와 같이 매우 작은 제품이 개발되면서, 그 내부에 장착할 수 있는 크기가 작은 선형 진동자가 필요하게 되었다.

종래의 선형 진동자는 원형의 형상으로 회로에 장착시 원형 외곽으로 불필요한 공간이 발생한다. 또한, 동일한 효과의 사각형의 선형 진동자는 길이가 길어 적용이 힘들고, 소형화를 위해 길이를 줄이면 그 내부의 탄성부재의 길이가 충분히 형성될 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 장착성이 좋고 크기가 작은 선형 진동자를 제공하는데 그 목적이 있다.

선형 진동자가 소형화되면서 기존의 선형 진동자 구조에서는 탄성부재의 형상과 고정 구조에 한정되어 탄성부의 길이가 짧아지는 문제가 발생한다. 특히 직경 8mm 이하의 원형의 선형 진동자에서는 기존의 탄성부재의 형상으로는 제품설계가 매우 어렵고, 설계된다 하더라도 상기 탄성부의 길이가 급속히 짧아지면서 상기 선형 진동자의 동작 주파수가 상승하거나, 탄성부의 폭과 두께가 작아짐에 따라 내구성이 감소하게 된다. 또한 탄성부재의 탄성부의 길이가 작아져서 외부 충격이나 제조 공정상의 조그마한 변화에도 스프링 상수가 민감하게 변하고 특성이 변화며, 내구성이 감소하고, 탄성부재가 쉽게 파손되는 문제점이 발생한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 내부에 공간을 형성하며 상부의 적어도 일부가 폐쇄되고 하부가 개방된 케이스, 케이스 내부에 배치된 코일, 상기 코일에 연결된 전원공급장치, 상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석, 상기 영구자석과 결합하여 진동을 증폭시키는 웨이트, 상기 웨이트의 일부에 고정된 고정부재 및 상기 케이스의 내측에 일측면이 고정되고 또 다른 일측면이 상기 웨이트의 운동방향의 중심부를 지나서 상기 고정부재에 연결된 탄성부재를 포함한다

상기 고정부재는 상기 웨이트의 양 측면에 배치된 것이 바람직하다.

상기 고정부재는 상기 웨이트의 재질로 상기 웨이트와 일체로 형성될 수 있다.

상기 영구자석은 복수개로 구성되어 서로 마주보고 배치되되 상기 영구자석의 중심부에 상기 코일이 배치된 것이 효율적이다..

상기 코일 내측에 코일 요크가 배치된 것이 효율이 향상된다.

또한 상기 코일 요크의 적어도 일부가 상기 영구자석의 운동방향과 직각으로 형성된 것이 바람직하다. 상기 영구자석을 상기 코일이 감싸고 배치될 수도 있다.

상기 영구자석의 일면에 영구자석 요크를 결합하는 것이 바람직하다.

상기 영구자석 요크를 상기 고정부재와 일체로 형성할 수도 있다.

그리고 상기 탄성부재의 탄성부는 복수개로 구성되는 것이 바람직하다..

상기 탄성부재에서 복수개의 탄성부가 일체로 연결된 중앙지지부가 설치될 수도 있다 이 때 상기 중앙지지부 좌우측에 탄성부가 복수개로 설치된 것이 바람직하다.

상기 탄성부재의 일측면은 상기 케이스 내측의 측면의 일부에 고정되고, 탄성부재의 또 다른 일측면은 상기 케이스 고정부와 가장 먼 곳에 배치된 상기 고정부재에 고정 될 수 있다.

상기 탄성부재의 고정부에 복수 개의 탄성부가 직접 결합될 수도 있다.

상기 탄성부재의 탄성부는 복수개로 구성되되 상기 웨이트의 운동방향의 직각 방향을 기준으로 서로 대칭이 되게 배치하는 것이 바람직하다.

상기 전원 공급장치의 상면에 상기 코일이 고정된 것을 특징으로 하는 선형 진동자

상기 전원 공급장치는 상기 코일과 전기적으로 연결된 접속 수단이 하면에 형성된 것이 바람직하다. 상기 코일과 상기 전원 공급장치 사이에 코일 지지부재를 둘 수 있다. 상기 전원 공급장치는 인쇄회로기판으로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 전원 공급장치는 금속으로 이루어진 브라켓의 일부에 고정되어 설치될 수도 있다. 상기 전원 공급장치 표면에 상기 케이스와 솔더나 용접으로 결합될 수 있도록 고정 도금부를 둘 수 있다.

상기 전원 공급장치 일측면과 상기 케이스 사이에 일정한 틈새를 갖는 고정재 유입부를 둘 수 있다.

상기 코일의 외측이 상기 케이스와 접촉하여 배치된 것이 바람직하다.

내부에 공간을 형성하며 상부의 적어도 일부가 폐쇄되고 하부가 개방된 케이스,

케이스 내부에 배치된 코일, 상기 코일에 연결된 전원공급장치, 상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석, 상기 영구자석의 결합하여 진동을 증폭시키는 웨이트, 상기 웨이트의 일부에 고정된 고정부재 및 상기 케이스의 내측에 일측면이 고정되고 또 다른 일측면이 상기 고정부재에 연결되며 적어도 90도 이상 굽어진 굴곡부를 갖는 탄성부가 형성된 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 탄성부재의 적어도 하나의 굴곡부가 130도에서 220도 사이에 형성된 탄성부를 배치한 것이 바람직하다.

상기 탄성부재에 상기 탄성부가 복수개로 구성되되 상기 웨이트의 운동방향의 중심부를 기준으로 서로 대칭이 되게 배치한 것이 바람직 하다.

상기 탄성부재의 탄성부는 복수개로 구성되되 상기 웨이트의 운동방향의 직각 방향을 기준으로 서로 대칭이 되게 배치한 것이 바람직하다.

상기 탄성부재는 평면상에 종축과 횡축의 길이가 서로 다른 것이 바람직하다.

본 발명의 특징 및 잇점들을 첨부 도면에 의거하여 다음의 상세한 설명으로 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다

본 발명에 따르면, 소형에서 탄성부재의 길이가 극대화 되고, 고진동의 특성을 나타내며, 높은 신뢰성을 갖는 선형 진동자를 제공한다.

도1 본 발명에 따른 선형 진동자의 단면도
도2 본 발명에 따른 선형 진동자의 분해사시도
도3 본 발명에 따른 선형 진동자의 스프링 실시예
도4 본 발명에 따른 선형 진동자의 또 다른 실시예
도5 본 발명에 따른 선형 진동자의 또 다른 실시예
도6 본 발명에 따른 선형 진동자의 또 다른 실시예
도7 코일에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치의 구성 실시예
도8 전원공급장치의 외부 전극 구성 실시예
도9 본 발명에 따른 선형 진동자의 또 다른 실시예
도10 본 발명에 따른 선형 진동자의 스프링의 또 다른 실시예
도11 본 발명에 따른 선형 진동자의 또 다른 실시예
도12 본 발명에 따른 선형 진동자의 스프링의 또 다른 실시예
도13 본 발명에 따른 선형 진동자의 또 다른 실시예
도14 웨이트 운동방향 중심부를 설명하기 위한 도면
도15 기존 선형 진동자의 단면도

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 선형 진동자(100)의 단면도이고, 도2는 상기 선형 진동자(100)의 분해사시도이다. 도시된 바와 같이 상기 선형 진동자(100)는 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스(110), 상기 케이스(110) 내부에 진동 방향과 수직으로 배치된 코일(125), 상기 코일(125)에 연결되어 전원을 공급하여주는 전원공급장치(115), 상기 코일(125) 내부를 관통하여 상기 코일(125)에서 발생하는 전자기력을 증대시키는 코일요크(133), 상기 코일(125)과 상기 코일요크(133)의 사이에 구비되어 절연을 하여주는 보빈(135), 상기 코일(125)과 상기 전원공급장치(115)의 사이에 구비되어 상기 코일(125)의 고정 위치를 맞춰주는 코일 지지부재(137), 상기 코일(125)과 인접하여 배치되어 상기 코일(125)에 전원이 인가되어 발생하는 자기력에 의해 상측 또는 하측으로 운동하는 자기력을 발생시키는 영구자석(113)이 있다. 상기 영구자석9113)은 복수개로 구성되어 서로 마주보고 배치되되 상기 영구자석(113)의 중심부에 상기 코일(125)이 배치된 것이다.

또한 상기 코일(125)과 상기 영구자석(113)에 의해 발생하는 진동력을 증폭시켜주는 웨이트(127), 상기 웨이트(127)와 상기 케이스(110)에 연결되어 공진에 의해 진동력을 높여주는 탄성부재(123), 상기 탄성부재(127)와 상기 웨이트(127)의 사이에 구비되어 상기 탄성부재(127)와 상기 웨이트(127)를 고정시켜주는 고정부재(131), 상기 웨이트(127)의 상측 또는 하측의 마주보는면에 구비되어 상기 웨이트(127)가 진동할 때 충격에 의해 발생되는 소음 또는 파손을 방지하여주는 댐핑부재(120)로 구성된다.

상기 코일(125)은 상기 웨이트(127)의 운동방향과 수직으로 배치되며, 상기 코일(125)의 내부를 관통하는 상기 코일요크(133)가 구비되어 있다. 특히 상기 코일(125)의 외측 면이 상기 케이스(110)의 내측면과 코일 피막에 의해 전기적으로 절연이 되면서도 기구적인 접촉이 되도록 배치할 수 있다. 이때는 코일을 최대한 권선할 수 가 있어서 소형의 고출력 선형 진동자를 만드는데 유리하다.

상기 코일요크(133)는 상기 코일(125)에 의해 발생하는 전자기력을 극대화하는 역할을 하며, 강자성체 재질을 사용하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 웨이트(127)는 상기 코일(125) 및 상기 영구자석(113)에 의해 발생하는 진동력을 증대시키는 역할을 하며, 진동력의 극대화를 위해 텅스텐 등의 비중이 큰 재질을 사용하여 질량을 크게 하여주는 것이 바람직하다.

상기 고정부재(131)는 일측면이 상기 웨이트(127)와 고정되며, 다른 면이 상기 탄성부재(123)와 고정되어 상기 웨이트(127)와 상기 탄성부재(123)를 결합시켜주는 역할을 한다. 상기 고정부재(131)는 본딩, 용접, 코킹 등의 방법으로 상기 웨이트(127) 또는 상기 탄성부재(123)와 고정할 수 있다.

상기 탄성부재(123)는 일측면이 상기 케이스(110)에 고정되고 다른 측면이 상기 웨이트(127)에 결합된 상기 고정부재(131)에 고정된다. 상기 선형 진동자(100)가 소형화되면 상기 탄성부재(123)가 작아짐에 따라 탄성부(141)의 길이가 짧아지게 된다. 상기 탄성부(141)의 길이가 짧아지면 상기 선형 진동자(100)의 동작 주파수가 상승하게 되며, 이를 해결하기 위해서는 상기 탄성부(141)의 폭과 두께를 작게 해야하는데, 상기 탄성부(141)의 폭과 두께가 작아지면 상기 탄성부재(123)의 내구성이 감소하게 된다. 또한 상기 탄성부(141)의 길이가 짧아지면 상기 웨이트(127)가 동일한 변위를 이동하기 위해 상기 탄성부재(123)가 굴곡되는 각도가 크게 되므로, 상기 탄성부재(123)에 인가되는 힘이 커지게 된다. 상기 탄성부재(123)의 내구성이 감소하고, 상기 탄성부재(123)에 인가되는 힘이 커지면 상기 선형 진동자(100)의 동작시 쉽게 파손될 수 있다.

상기 탄성부(141)의 길이가 짧아지는 것을 해결하기 위하여, 상기 탄성부재(123)의 일측면을 상기 케이스(110)에 고정하고, 반대측면을 웨이트 운동방향 중심부(150)를 지나 마주보는 방향에 있는 고정부재(131)에 고정하도록 배치하여, 상기 선형 진동자(100)를 소형화 하여도 상기 탄성부(141)의 길이를 길게 할 수 있도록 구성되어 있다. 특히 선형 진동자가 원형으로 형성되는 경우에는 직경이 8mm 이하의 경우에는 상기 탄성부재(123)를 원형 형상으로 설계하기가 매우 어렵고, 설계된 탄성부재(123)의 탄성부(141)의 길이가 짧아 탄성부재의 특성을 갖기에는 여러 가지 신뢰성 문제와 제품의 특성 산포가 커지는 여러 가지 문제점을 발생시킨다. 또한 상기 고정부재(131)의 일부의 고정부(132)는 상기 웨이트의 양 측면에 배치하여 상기 탄성부재(123)의 탄성부(141)의 길이를 최대로 크게 하였다.

즉 본 고안에 있어서는 상기 탄성부재(123)의 일측면을 상기 케이스(110)에 고정하고, 반대측면을 웨이트 운동방향 중심부(150)를 지나 마주보는 방향에 있는 고정부재(131)에 가장 멀리 고정하도록 배치하여, 상기 선형 진동자(100)를 소형화 하여도 상기 탄성부(141)의 길이를 길게 할 수 있도록 고안하였다. 따라서 폭이 좁고 길이가 긴 직 육면체의 선형 진동자에서 진동력이 우수하고 신뢰성이 높은 최적의 선형 진동자를 제공하는데 매우 효과적이다.

도3은 상기 탄성부재(123)의 구성 실시예를 도시한 것이다. 도3(a)는 상기 탄성부재(123)를 일체형으로 구성한 것으로, 탄성을 가지고 운동을 하는 탄성부(141)와 상기 케이스(110) 또는 상기 고정부재(131)와 고정되는 고정부(142)로 구성되어 있다. 그리고 복수개의 탄성부(141)로 구성되어 있으며 서로 마주보고 배치되어 있다. 또한 중심부에는 상기 탄성부재(123)의 각각의 탄성부(141)가 일체로 고정되도록 연결하였다. 도3(b)는 상기 탄성부재(123)의 상기 탄성부(141)를 복수개로 구성하여 서로 교차하여 배치된 것을 도시한 것이다. 또한 도시된 바와 같이 상기 탄성부재(123)는 복수개로 구성될 수도 있다. 그리고 상기 탄성부재(123)의 탄성부(141)는 복수개로 구성되되 좌측의 탄성부는 또 다른 좌측의 탄성부와, 그리고 우측의 탄성부는 또 다른 우측의 탄성부와 상기 웨이트(127)의 운동방향의 직각 방향을 기준으로 서로 대칭이 되게 배치하였다.

도3(c)는 상기 탄성부재(123)의 탄성부(141)가 교차되지 않고 배치된 것을 도시한 것이다. 그리고 상기 탄성부재(123)의 탄성부(141)는 복수개로 구성되되 좌측의 탄성부는 또 다른 좌측의 탄성부와, 그리고 우측의 탄성부는 또 다른 우측의 탄성부와 상기 웨이트(127)의 운동방향의 직각 방향을 기준으로 서로 대칭이 되게 배치하였으며 내측에 있는 탄성부(141)의 고정부(142)는 복수개가 하나로 결합된 부분이 있는 것이 특징이다.

도3(d)는 상기 탄성부(141)의 길이를 길게 하기 위하여 굴곡 형상으로 구성할 수 있음을 나타낸다. 특히 굴곡부의 길이, 면적, 폭의 크기를 다르게 가져감으로써 최적의 설계를 통하여 외부의 힘이 상기 탄성부재(123)의 탄성부(141)에 고르게 작용할 수 있도록 할 수 있다.

그리고 기본적으로 상기 탄성부재의 일측면은 상기 케이스 내측의 측면의 일부에 고정되고, 탄성부재의 또 다른 일측면은 상기 케이스 고정부와 가장 먼 곳에 배치된 상기 고정부재에 고정되도록 하는 것이 소형 선형진동자의 탄성부재 설계에 유리하다. 일반적으로 소형 직육면체의 선형 진동자를 설계함에 있어서 상기 탄성부재(123)는 평면상에 종축과 횡축의 길이가 서로 다르게 하여 종방향을로 최대한 길게 설계하는 것이 탄성부재(123)의 설계에 매우 유리하다..

도4는 상기 선형 진동자(100)의 다른 실시 예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 상기 웨이트(127)와 상기 고정부재(131)를 일체로 형성하여, 상기 탄성부재(123)를 상기 웨이트(127)에 본딩, 용접, 코킹 등의 방법으로 직접 고정할 수 있다.

이 때 상기 웨이트(127)는 텅스텐 재질을 사용하여 소결하여 만들 수도 있고, 철이나 황동 등의 금속을 재질로 하여 가공하여 사용할 수도 있다.

도5는 상기 선형 진동자(100)의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 상기 코일(125)의 인접하여 영구자석(113)을 배치하고, 상기 영구자석(113)의 상측과 하측에 각각 영구자석 요크(129)를 배치하여 구성할 수 있다.

상기 영구자석 요크(129)는 상기 영구자석(113)과 상기 코일(125)에 대한 자기회로를 구성하여 상기 영구자석(113)의 자기력 효율을 증대시킬 수 있도록 강자성체로 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 코일(125)의 높이에 따라 상기 코일 지지부재(137)을 생략할 수 있다.

도6은 상기 선형 진동자(100)의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 상기 전원공급장치(115)와 별도로 브라켓(111)을 구비할 수 있다.

상기 브라켓(111)을 별도로 구비하면 금속성 재질을 사용하여 내구성을 크게 할 수 있고, 상기 케이스(110)와 용접 등으로 강하게 결합할 수 있는 장점이 있다.

상기 전원공급장치(115)는 코일 지지부재(137)과 일체로 구성할 수 있다.

도7은 코일에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치의 구성 실시예를 도시한 것이다. 도7(a)는 상기 코일(125)을 상기 전원공급장치(115)의 코일전극(147)에 직접 연결한 것으로, 외부전극(149)으로부터 공급되는 전원을 상기 전원공급장치(115)를 통해 상기 코일(125)에 바로 인가하여 준다.

도7(b)는 상기 코일전극(147)을 코일 지지부재(137)에 배치한 것으로, 상기 코일(125)과 상기 코일 지지부재(137) 등을 하나의 블록으로 구성하여 상기 전원공급장치(115)와 결합시 표면실장기술 등을 적용할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

도7(c)는 상기 전원공급장치(115)를 상기 코일 지지부재(137)과 일체로 구성한 것으로, 상기 코일(125)을 상기 코일 지지부재(137)의 일측면에 구비된 코일전극(147)과 연결하고 다른 측면에 외부전극(149)을 구비하여 상기 코일(125)과 상기 코일 지지부재(137) 등을 하나의 블록으로 구성하여 제조 공정이 용이하고, 별도의 브라켓(111)을 내구성이 강한 금속 재질로 구성할 수 있다.

도8은 전원공급장치(115)의 외부전극(149) 구성 및 케이스(110)와의 결합방법을 설명하기 위한 도면이다. 도8(a)는 상기 전원공급장치(115)의 일측면에 외부전극(149)을 배치하고, 상기 외부전극(149)의 외측으로 다른 외부전극(149)을 배치한 것이다. 상기 전원공급장치(115)는 상기 케이스(110)의 개방된 면의 적어도 일부를 차폐하여 준다. 상기 전원공급장치(115)와 상기 케이스(110)의 사이에 고정재 유입부(151)의 공간을 구성하여 상기 전원공급장치(115)와 상기 케이스(110)의 결합시 본드 등의 고정재가 유입되어 강하게 결합될 수 있도록 할 수 있다. 도8(b)는 상기 외부전극(149)의 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기 전원공급장치(115)의 일측면에 상기 외부전극(149)을 나란히 배치한 것이다. 상기 전원공급장치(115)의 상기 케이스(110)와 인접한 측면으로 고정 도금부(153)를 구비하여 상기 전원공급장치(115)와 상기 케이스(110)의 결합시 솔더링을 통하여 고정할 수도 있다. 도8(c)는 별도의 브라켓(111)과 전원공급장치(115)로 구성한 것으로 상기 브라켓(111)을 금속 재질로 구성할 수 있고, 상기 케이스(110)와 결합시 용접을 적용할 수 있어 선형 진동자(100)의 내구성을 증대시킬 수 있다.

도 7과 도 8에서 알 수 있듯이 본 고안에 있어서 상기 전원 공급장치(115)의 상면에 상기 코일(125)이 고정될 수도 있고 코일 지지부재(137)에 의해 고정될 수도 있다.

그리고 상기 전원 공급장치(115)는 인쇄회로기판으로 형성되는 것이 바람직하며,

상기 코일과 전기적으로 연결된 접속 수단을 하면에 형성하여 표면실장이 가능하도록 형성될 수도 있다. 그리고 상기 전원 공급장치(115)는 금속으로 이루어진 브라켓(111)의 일부에 고정되어 설치됨으로써 기구적인 강도를 높이고 조립의 안정성을 꾀할 수도 있다.

도9는 본 발명에 따른 선형 진동자(100)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 상기 선형 진동자(100)는 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스(110), 상기 케이스(110) 내부에 진동 방향과 동일한 방향으로 배치된 코일(125), 상기 코일(125)에 연결되어 전원을 공급하여주는 전원공급장치(115), 상기 코일(125) 내부를 관통하여 상기 코일(125)에서 발생하는 전자기력을 증대시키는 코일요크(133), 상기 코일(125)과 상기 코일요크(133)의 사이에 구비되어 절연을 하여주는 보빈(135), 상기 코일(125)과 인접하여 배치되어 상기 코일(125)에 전원이 인가되어 발생하는 자기력에 의해 상측 또는 하측으로 운동하는 영구자석(113), 상기 영구자석의 상측면 또는 하측면에 결합되는 영구자석요크(129), 상기 코일(125)과 상기 영구자석(113)에 의해 발생하는 진동력을 증폭시켜주는 웨이트(127), 상기 웨이트(127)와 상기 케이스(110)에 연결되어 공진에 의해 진동력을 높여주는 탄성부재(123), 상기 탄성부재(127)와 상기 웨이트(127)의 사이에 구비되어 상기 탄성부재(127)와 상기 웨이트(127)를 고정시켜주는 고정부재(131), 상기 웨이트(127)의 상측 또는 하측의 마주보는면에 구비되어 상기 웨이트(127)가 진동할 때 충격에 의해 발생되는 소음 또는 파손을 방지하여주는 댐핑부재(120)로 구성된다. 이때 상기 코일 요크(133)의 적어도 일부가 상기 영구자석(113)의 운동방향과 직각으로 형성되어 자기 저항을 줄이고 자기회로의 효율을 극대화하고 있다.

도10은 상기 탄성부재(123)의 구성 실시예를 도시한 것이다. 상기 탄성부재(123)는 탄성을 가지고 운동을 하는 탄성부(141)와 상기 케이스(110) 또는 상기 고정부재(131)와 고정되는 고정부(142), 상기 탄성부(141)의 중앙을 연결하는 중앙지지부(143)로 구성된다. 상기 탄성부재(123)의 동작시 상기 중앙지지부(143)에 의해 상기 탄성부(141)가 뒤틀리지 않고 안정적으로 동작할 수 있다. 이 때 상기 중앙지지부(143)의 좌우에는 상기 탄성부(141)가 복수개로 형성되어 있으며 상기 웨이트(127)가 상하로 진동 시 기구적으로 안정적으로 상하운동을 할 수 있도록 하였다. 즉 상기 중앙지지부(143)와 상기 고정부재(131)사이의 거리를 짧게하고 여러개의 탄성부(141)을 두어 기구적인 안정을 꾀하면서도 상기 고정부재(131)와 상기 케이스(110) 사이에도 상기 탄성부(141)를 두어 탄성부의 길이를 길게하고 이중으로 탄성부(141)를 두는 효과를 얻도록 하였다. 즉

상기 탄성부재에서 복수개의 탄성부가 일체로 연결된 중앙지지부가 설치되도록 하였으며, 상기 중앙지지부 좌우측에 탄성부가 복수개로 설치되어 탄성효과를 극대화하였다.

도11은 본 발명에 따른 선형 진동자(100)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 상기 선형 진동자(100)는 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스(110), 상기 케이스(110) 내부에 진동 방향과 동일한 방향으로 배치된 코일(125), 상기 코일(125)에 연결되어 전원을 공급하여주는 전원공급장치(115), 상기 코일(125)의 내측으로 배치되어 상기 코일(125)에 전원이 인가되어 발생하는 자기력에 의해 상측 또는 하측으로 운동하는 영구자석(113), 상기 영구자석(113)의 일측면에 결합되는 영구자석 요크(129), 상기 영구자석(113)의 다른 일측면에 결합되는 링요크(139), 상기 영구자석(113)을 감싸고 배치되어 상기 코일(125)과 상기 영구자석(113)에 의해 발생하는 진동력을 증폭시켜주는 웨이트(127), 상기 웨이트(127)와 상기 케이스(110)에 연결되어 공진에 의해 진동력을 높여주는 탄성부재(123), 상기 탄성부재(127)와 상기 웨이트(127)의 사이에 구비되어 상기 탄성부재(127)와 상기 웨이트(127)를 고정시켜주는 고정부재(131), 상기 웨이트(127)의 상측 또는 하측의 마주보는면에 구비되어 상기 웨이트(127)가 진동할 때 충격에 의해 발생되는 소음 또는 파손을 방지하여주는 댐핑부재(120)로 구성된다. 상기 링요크(139)는 상기 영구자석 요크(129)와 같이 자기회로를 구성할 수 있도록 강자성체로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 케이스(110)의 내측에 일측면이 고정되고 또 다른 일측면이 상기 고정부재(131)에 연결되며 적어도 90도 이상 굽어진 굴곡부를 갖는 탄성부가 형성된 탄성부재(123)를 포함하고 있다. 이 때 사용되는 상기 탄성부재(123)의 실시 예는 도 12에 잘 나타나 있다.

도12는 상기 탄성부재(123)의 구성 실시 예를 도시한 것이다. 상기 탄성부재(123)는 탄성을 가지고 운동을 하는 탄성부(141)와 상기 케이스(110) 또는 상기 고정부재(131)와 고정되는 고정부(142)로 구성된다. 도12(a)에 도시된 바와 같이 상기 탄성부(141)의 일부에 굴곡부(145)를 구비하여 웨이트 운동방향 중심부(150) 양측으로 배치할 수 있다. 이 때 상기 굴곡부(145)는 180도의 굴곡 형상을 갖고 있으며, 상기 탄성부재(123)의 굴곡부(145)가 하나일 경우에는 케이스에 고정되는 상기 고정부(142)와 상기 고정부재(131)와 결합하는 고정부(142) 사이의 거리가 가까울수록 상기 탄성부(141)의 길이가 커지는 효과가 있다.

도12(b)는 상기 탄성부(141)를 대칭으로 구비하여 평형상태로 안정적인 동작을 할 수 있도록 구성한 것이다. 도12(c)는 하나의 상기 탄성부(141)에 복수개의 굴곡부(145)를 구비하여 상기 탄성부(145)의 길이를 더 길게 구성할 수 있음을 도시한 것이다. 그리고 본 고안에서 나타난 상기 탄성부재(123)는 180도를 나타내고 있으며, 실질적으로 다양한 형상을 설계할 때도 적어도 하나의 굴곡부가 130도에서 220도 사이에 형성된 탄성부(141)를 가지는 것이 바람직하다. 그리고

상기 탄성부재에 상기 탄성부(141)가 복수개로 구성되되 상기 웨이트(127)의 운동방향의 중심부(150)를 기준으로 서로 대칭이 되게 배치한 것이 바람직하다. 그리고 가능하면 상기 탄성부재의 탄성부(141)는 복수개로 구성되되 상기 웨이트(127)의 운동방향의 직각 방향을 기준으로 서로 대칭이 되게 배치하여 균형을 유지하는 것이 좋다

도13은 도11의 선형 진동자(100)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시한 바와 같이 상기 영구자석 요크(129)와 상기 고정부재(131)를 일체로 형성할 수 있다. 상기 고정부재(131)는 영구자석 요크(129)와 같이 영구자석(113)의 자기회로를 구성하는 기능을 하기 위하여 강자성체의 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

도14는 웨이트 운동방향 중심부(150)를 설명하기 위한 도면이다. 도시한 바와 같이

상기 웨이트(127)는 상하로 움직이며, 상기 웨이트 운동방향 중심부(150)의 양측으로 상기 웨이트(127)이 배치되어 있으며, 상기 웨이트(127)는 상기 웨이트 운동방향 중심부(150)를 따라 상측 또는 하측으로 운동하게 된다. 상기 탄성부재(123)의 상기 탄성부(141)는 상기 웨이트 운동방향 중심부(150)를 지나도록 배치되어 있다.

도15는 기존의 선형 진동자(200)를 도시한 것이다. 도시한 바와 같이 기존의 선형 진동자(200)는 탄성부재(123)가 웨이트 운동방향 중심부(150)를 지나지 않고 한쪽 방향으로 배치되어 상기 탄성부재(123)의 길이가 짧아 소형화가 어렵다.

이상 본 발명은 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 피에조 액츄에이터에 한정되지않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 : 선형 진동자 110 : 케이스
111 : 브라켓 113 : 영구자석
115 : 전원공급장치 120 : 댐핑부재
123 : 탄성부재 125 : 코일
127 : 웨이트 129 : 영구자석요크
131 : 고정부재 133 : 코일요크
135 : 보빈 137 : 코일 지지부재
139 : 링요크 141 : 탄성부
142 : 고정부 143 : 중앙지지부
145 : 굴곡부 147 : 코일전극
149 : 외부전극 150 : 웨이트 운동방향 중심부
151 : 고정재 유입부 153 : 고정 도금부
200 : 기존의 선형 진동자

Claims

내부에 공간을 형성하며 상부의 적어도 일부가 폐쇄되고 하부가 개방된 케이스,
케이스 내부에 배치된 코일;
상기 코일에 연결된 전원공급장치;
상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석;
상기 영구자석과 결합하여 진동을 증폭시키는 웨이트;
상기 웨이트의 일부에 고정된 고정부재; 및
상기 케이스의 내측에 일측면이 고정되고 또 다른 일측면이 상기 웨이트의 운동방향의 중심부를 지나서 상기 고정부재에 연결된 탄성부재를 포함하는 선형 진동자.
제1 항에 있어서,
상기 고정부재는 상기 웨이트의 양 측면에 배치된 것을 특징으로 하는 선형 진동자
제1 항에 있어서,
상기 고정부재는 상기 웨이트의 재질로 상기 웨이트와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제1 항에 있어서,
상기 영구자석은 복수개로 구성되어 서로 마주보고 배치되되 상기 영구자석의 중심부에 상기 코일이 배치된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제4 항에 있어서,
상기 코일 내측에 코일 요크가 배치된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제5 항에 있어서,
상기 코일 요크의 적어도 일부가 상기 영구자석의 운동방향과 직각으로 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제1 항에 있어서,
상기 영구자석을 상기 코일이 감싸고 배치된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제1 항에 있어서,
상기 영구자석의 일면에 영구자석 요크를 결합하는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제8 항에 있어서,
상기 영구자석 요크를 상기 고정부재와 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제1 항에 있어서,
상기 탄성부재의 탄성부는 복수개로 구성된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제1 항에 있어서,
상기 탄성부재에서 복수개의 탄성부가 일체로 연결된 중앙지지부가 설치된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제11 항에 있어서,
상기 중앙지지부 좌우측에 탄성부가 복수개로 설치된 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제1 항에 있어서,
상기 탄성부재의 일측면은 상기 케이스 내측의 측면의 일부에 고정되고, 탄성부재의 또 다른 일측면은 상기 케이스 고정부와 가장 먼 곳에 배치된 상기 고정부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제1 항에 있어서,
상기 탄성부재의 고정부에 복수 개의 탄성부가 직접 결합된 것을 특징으로 하는 선형 진동자
제1 항에 있어서,
상기 탄성부재의 탄성부는 복수개로 구성되되 상기 웨이트의 운동방향의 직각 방향을 기준으로 서로 대칭이 되게 배치한 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제1 항에 있어서,
상기 전원 공급장치의 상면에 상기 코일이 고정된 것을 특징으로 하는 선형 진동자
제1 항에 있어서,
상기 전원 공급장치는 상기 코일과 전기적으로 연결된 접속 수단이 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동자
제1 항에 있어서,
상기 코일과 상기 전원 공급장치 사이에 코일 지지부재를 두는 것을 특징으로 하는 선형 진동자
제1 항에 있어서,
상기 전원 공급장치는 인쇄회로기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형 진동자
제1 항에 있어서,
상기 전원 공급장치는 금속으로 이루어진 브라켓의 일부에 고정되어 설치된 것을 특징으로 하는 선형 진동자
제1 항에 있어서,
상기 전원 공급장치 표면에 상기 케이스와 솔더나 용접으로 결합될 수 있도록 고정 도금부를 두는 것을 특징으로 하는 선형 진동자
제1 항에 있어서,
상기 전원 공급장치 일측면과 상기 케이스 사이에 일정한 틈새를 갖는 고정재 유입부를 갖는 것을 특징으로 하는 선형 진동자
제1 항에 있어서,
상기 코일의 외측이 상기 케이스와 접촉하여 배치된 것을 특징으로 하는 선형 진동자
내부에 공간을 형성하며 상부의 적어도 일부가 폐쇄되고 하부가 개방된 케이스,
케이스 내부에 배치된 코일;
상기 코일에 연결된 전원공급장치;
상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석;
상기 영구자석의 결합하여 진동을 증폭시키는 웨이트;
상기 웨이트의 일부에 고정된 고정부재; 및
상기 케이스의 내측에 일측면이 고정되고 또 다른 일측면이 상기 고정부재에 연결되며 적어도 90도 이상 굽어진 굴곡부를 갖는 탄성부가 형성된 탄성부재를 포함하는 선형 진동자.
제24 항에 있어서,
상기 탄성부재의 적어도 하나의 굴곡부가 130도에서 220도 사이에 형성된 탄성부를 배치한 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제24 항에 있어서,
상기 탄성부재에 상기 탄성부가 복수개로 구성되되 상기 웨이트의 운동방향의 중심부를 기준으로 서로 대칭이 되게 배치한 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제24 항에 있어서,
상기 탄성부재의 탄성부는 복수개로 구성되되 상기 웨이트의 운동방향의 직각 방향을 기준으로 서로 대칭이 되게 배치한 것을 특징으로 하는 선형 진동자.
제1 항 및 제 24항에 있어서,
상기 탄성부재는 평면상에 종축과 횡축의 길이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 선형 진동자.