KR20150053644A - 진동발생장치 - Google Patents

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KR20150053644A
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Abstract

탄성부를 구비하는 하 케이스와, 상기 탄성부에 양단이 지지되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 설치되는 압전소자 및 상기 탄성부재에 연결되어 상기 압전소자의 변형에 의해 상기 탄성부재와 연동하여 진동되는 중량체를 포함하는 진동발생장치가 개시된다.

Description

진동발생장치{vibrator}
본 발명은 진동발생장치에 관한 것이다.
진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 장치로서, 휴대전화 등에 탑재되어 무음 착신 알림용으로 사용되고 있다.
한편, 휴대전화 등의 모바일 기기 시장이 급속도로 팽창되고 있으며, 이와 더불어 여러 가지 기능이 모바일 기기에 부가되는 추세에 따라 모바일 기기의 소형화, 고품질화가 요구되어지는 상황에서 진동발생장치 또한 기존 제품의 단점을 개선하고 품질을 획기적으로 개선시키는 새로운 구조의 제품 개발의 필요성이 대두되어 왔다.
나아가, 휴대폰 중에서 스마트폰의 출시가 급증하면서 터치스크린 방식이 채택되었으며, 이에 따라 터치 시 진동을 발생시키는 용도로 진동모터의 채용이 증가되어 왔다.
터치스크린에서의 터치 시 진동에 있어서 특히 요구되는 성능은 첫째 착신 시 진동 발생에 비하여 사용횟수가 많아짐에 따라서 동작 수명 시간의 증가이며, 둘째 화면을 터치하는 속도에 맞추어 진동의 응답속도도 빨라져야 한다는 것이다. 이와 같이 진동의 응답속도가 빨라져야 사용자가 터치 시 진동을 체감하는데 있어서 만족감을 높일 수 있는 것이다.
이러한 특성을 구현할 수 있는 제품으로서 Piezo Haptic Actuator가 있다. 이러한 피에조 햅틱 액츄에이터는 피에조 소자에 전압을 인가하여 변위가 발생하는 역압전효과의 원리를 이용한 것으로서 발생된 변위로 가동자의 웨이트를 움직이도록 하여 진동력을 발생시킨다.
이 구조를 갖는 진동자의 특징으로는 일정 수준 이상의 진동력을 얻을 수 있는 주파수 대역폭이 넓어서 안정적인 진동특성을 구현할 수 있다는 것과 일정한 주파수 범위에서 단일 주파수가 아닌 낮고 높은 주파수의 진동을 다양하게 사용할 수 있다는 점이다.
한편, 최근에는 체감 진동을 향상시킬 수 있는 구동 주파수를 통해 진동력을 얻을 수 있는 동시에 소형화를 구현할 수 있는 구조의 개발이 시급한 실정이다.
대한민국 특허공개공보 제2011-0075715호
체감 진동을 향상시킬 수 있는 진동발생장치를 제공한다.
또한, 외부 충격에 의해 파손을 저감시킬 수 있는 진동발생장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치는 탄성부를 구비하는 하 케이스와, 상기 탄성부에 양단이 지지되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 설치되는 압전소자 및 상기 탄성부재에 연결되어 상기 압전소자의 변형에 의해 상기 탄성부재와 연동하여 진동되는 중량체를 포함한다.
상기 탄성부는 상기 하 케이스의 상면으로부터 연장 형성되는 경사부와, 상기 경사부로부터 절곡 형성되어 상기 탄성부재의 양단부를 지지하는 지지부를 구비할 수 있다.
상기한 진동발생장치는 상기 탄성부의 하부에 배치되도록 상기 하 케이스에 고정 설치되는 보강부재를 더 포함할 수 있다.
상기 보강부재는 상기 경사부로부터 이격 배치되며, 탄성을 가진 재질로 이루어질 수 있다.
상기 압전소자는 상기 탄성부재의 저면에 설치되며, 상기 압전소자의 저면과 하 케이스의 상면 중 적어도 하나에는 댐퍼부재가 설치될 수 있다.
하 케이스에 구비되는 탄성부를 통해 진동발생부재의 유효 변형 길이를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
나아가, 체감진동을 향상시킬 수 있는 구동주파수를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 보강부재를 통해 외부 충격에 의한 탄성부의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 하케이스를 나타내는 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 하케이스를 나타내는 개략 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 작동을 설명하기 위한 설명도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)는 일예로서, 하우징(110), 탄성부재(120), 압전소자(130), 중량체(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(110)은 내부 공간을 형성하도록 상부 케이스(112), 하 케이스(114)로 이루어질 수 있다.
상부 케이스(112)는 하부가 개방된 박스 형상을 가질 수 있으며, 내부 공간을 가지도록 형성될 수 있다. 일예로서, 상부 케이스(112)는 직육면체 형상을 가지는 박스 형상을 가질 수 있으며, 상부 케이스(112)의 하단부에 하 케이스(114)가 조립될 수 있다.
하 케이스(114)는 플레이트 형상을 가질 수 있으며, 양단부에는 탄성부재(120)를 지지하기 위한 탄성부(114a)가 구비될 수 있다.
탄성부(114a)는 하 케이스(114)의 상면으로부터 연장 형성되는 경사부(114b)와, 경사부(114b)로부터 절곡 형성되어 탄성부재(120)의 양단부를 지지하는 지지부(114c)를 구비할 수 있다.
한편, 경사부(114b)는 일예로서, 양단부 측을 향하여 경사지게 형성되며, 지지부(114c)는 탄성부재(120)의 양단부에 접합될 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는 경사부(114b)가 양단부 측을 향하여 경사지게 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 경사부(114b)는 하 케이스(114)의 중앙부 측을 향하여 경사지게 형성될 수 있다.
그리고, 탄성부(114a)는 압전소자(130)의 변형에 의해 진동이 발생되는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 탄성 변형될 수 있다. 즉,도 3에 도시된 바와 같이 압전소자(130)의 변형에 의해 탄성부재(120)가 상,하로 진동되는 경우 탄성부(114a)는 좌,우로 탄성 변형되어 종국적으로 탄성부재(120)의 상,하 진동 폭이 증대될 수 있다.
탄성부재(120)는 양단이 상기한 탄성부(114a)에 지지된다. 일예로서, 탄성부재(120)의 양끝단이 탄성부(114a)의 지지부(114c)에 접합 설치될 수 있다. 이와 같이, 탄성부재(120)의 양끝단이 탄성부(114a)에 접합됨으로써 탄성부재(120)의 유효 진동 영역이 증가될 수 있는 것이다.
한편, 탄성부재(120)는 플레이트 형상을 가지는 플레이트부(122)와, 플레이트부(122)의 양측면으로부터 연장 형성되는 연장부(124)로 구성될 수 있다.
여기서, 용어에 대해 정의하면, 양측면은 길이가 긴 측의 옆면을 말하며, 길이가 짧은 측의 옆면은 양단부면이라 한다.
플레이트부(122)의 양단부는 지지부(114c)에 지지되며, 압전소자(130)에 전원이 공급되면 압전소자(130)의 변형에 의해 플레이트부(122)가 상,하로 진동될 수 있다.
한편, 연장부(124)는 중량체(140)의 양측면을 지지하여 중량체(140)를 고정 설치하기 위한 구성으로서, 연장부(124)는 중량체(140)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
다만, 연장부(124)의 형상을 다양하게 변형 가능할 것이다.
압전소자(130)는 직육면에 형상을 가질 수 있으며, 탄성부재(120)에 고정 설치될 수 있다. 일예로서, 압전소자(130)는 탄성부재(120)의 플레이느부(122) 저면에 고정 설치되어 전원이 공급되는 경우 길이방향으로 변형되어 탄성부재(120)가 진동되도록 하는 역할을 수행한다.
한편, 압전소자(130)에는 회로기판(미도시)과의 전기적 연결을 위한 외부전극이 형성될 수 있다.
중량체(140)는 탄성부재(120)의 연장부(124)에 설치될 수 있다. 일예로서, 중량체(140)의 양측면이 연장부(124)에 지지되어 탄성부재(120)의 진동시 탄성부재(120)와 함께 중량체(140)가 진동될 수 있다.
중량체(140)는 탄성부재(120)의 진동을 증폭시키는 역할을 수행하며, 텅스텐 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 중량체(140)는 연장부(124)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라 중량체(140)와 연장부(124)의 결합력이 증대될 수 있다.
댐퍼부재(150)는 압전소자(130)의 저면과 하 케이스(114)의 상면 중 적어도 하나에 설치되어 압전소자(130)의 파손을 방지하는 역할을 수행한다. 한편, 댐퍼부재(150)는 탄성을 가진 재질로 이루어질 수 있으며, 압전소자(130)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 탄성부재(120)가 하 케이스(114)의 탄성부(114a)에 설치됨에 따라 외부 충격 시 발생되는 탄성부(114a)의 변형에 의해 압전소자(130)가 파손되는 것을 저감시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 탄성부재(120)가 하 케이스(114)의 탄성부(114a)에 지지됨으로써, 탄성부재(120)의 유효 진동 영역을 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 구동 주파수가 낮아져 체감 진동을 향상시킬 수 있는 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기에서 사용한 도면부호와 동일한 도면부호를 사용하고 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치(200)는 일예로서, 하우징(110), 탄성부재(120), 압전소자(130), 중량체(140) 및 보강부재(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 하우징(110), 탄성부재(120), 압전소자(130) 및 중량체(140)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)에 구비되는 구성과 동일한 구성에 해당되므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
한편, 보강부재(260)는 탄성부(114a)의 하부에 배치되도록 하 케이스(114)에 고정 설치될 수 있다. 한편, 보강부재(260)는 탄성부(114a)의 경사부(114b)로부터 이격 배치되며, 탄성을 가진 재질로 이루어질 수 있다.
즉, 보강부재(260)는 탄성부(114a)의 탄성 변형에 간섭되지 않도록 경사부(114b)로부터 이격 배치된다. 그리고, 외부 충격 시 탄성부(114a)의 영구 변형을 방지하고 탄성부(114a)에 가해지는 충격량을 감소시키기 위해 보강부재(260)는 탄성을 가진 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 탄성부재(120)의 양단부가 진동 시 탄성 변형되는 탄성부(114a)에 설치되므로, 외부 충격 시 하 케이스(114)의 탄성부(114a)가 영구 변형될 수 있으나, 보강부재(260)를 설치하여 외부 충격이 가해지더라도 탄성부(114a)가 영구 변형되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 보강부재(260)를 통해 외부 충격 시 탄성부(114a)의 영구 변형을 저감시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100, 200 : 진동발생장치
110 : 하우징
120 : 탄성부재
130 : 압전소자
140 : 중량체
150 : 댐퍼부재
260 : 보강부재

Claims (5)

  1. 탄성부를 구비하는 하 케이스;
    상기 탄성부에 양단이 지지되는 탄성부재;
    상기 탄성부재에 설치되는 압전소자; 및
    상기 탄성부재에 연결되어 상기 압전소자의 변형에 의해 상기 탄성부재와 연동하여 진동되는 중량체;
    를 포함하는 진동발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부는 상기 하 케이스의 상면으로부터 연장 형성되는 경사부와, 상기 경사부로부터 절곡 형성되어 상기 탄성부재의 양단부를 지지하는 지지부를 구비하는 진동발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부의 하부에 배치되도록 상기 하 케이스에 고정 설치되는 보강부재를 더 포함하는 진동발생장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보강부재는 상기 경사부로부터 이격 배치되며, 탄성을 가진 재질로 이루어지는 진동발생장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는 상기 탄성부재의 저면에 설치되며,
    상기 압전소자의 저면과 하 케이스의 상면 중 적어도 하나에는 댐퍼부재가 설치되는 진동발생장치.
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