KR20180001472U - 각운동 진동모터 - Google Patents

Abstract

각운동 진동모터가 개시된다. 본 발명의 각운동 진동모터는 내부 공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 설치되는 샤프트, 내부에 관통구가 형성되고, 상기 샤프트가 상기 관통구의 중심에 위치하도록 배치되는 회전자. 상기 회전자에 결합된 영구자석, 상기 하우징 내부에 설치되고, 상기 영구자석과 대향되도록 배치되는 코일 및 일단은 상기 샤프트에 결합되고 타단은 상기 회전자에 결합되어, 상기 회전자가 상기 영구자석과 상기 코일의 상호작용에 의해 상기 샤프트를 회전축으로 하여 일 방향으로 회전할 경우 상기 회전자에 탄성복원력을 제공하는 탄성체를 포함한다.

Description

각운동 진동모터{ANGULAR VIBRATION MOTOR}

본 발명은 각운동 진동모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일 전자장치 등에 탑재되어 알림 등으로 사용되는 진동을 발생시키는 진동모터에 관한 것이다.

진동모터는 휴대전화기, 호출기 및 게임기 등의 전자 장치에 탑재되어 사용자 알림용으로 사용되는 진동을 발생시킨다. 진동모터는 통상적으로 영구자석과 코일을 포함하고, 영구자석과 코일의 상호작용에 의해 진동자를 이동시켜 진동을 발생킨다. 종래의 진동모터는 각운동 진동모터와 선형 진동모터가 널리 사용되었다.

각운동 진동모터는 영구자석과 코일의 상호작용에 의해 진동자가 회전하고, 회전자가 회전함에 따라 회전자의 전극에 반복적으로 접촉하는 브러쉬를 포함하는 구조이다. 이러한 구조의 진동모터는 구성이 간단하고, 진동력을 강하게 할 수 있다는 장점이 있으나 브러쉬가 반복적으로 접촉됨에 따라 내구성이 약하고, 이음이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 형태의 각운동 진동모터는 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0074471호(2006년07월03일 공개)에 상세하게 개시되어 있다.

선형 진동모터는 영구자석과 코일의 상호작용에 의해 진동자가 수직 방향으로 왕복 선형운동함에 따라 진동이 발생하는 구조이다. 이러한 선형 진동모터는 별도의 브러쉬 구조가 필요없어 내구성이 뛰어나고, 잔진동이 적어 정교한 진동 패턴의 발생에 유리하다는 장점이 있다. 그러나 선형 진동모터는 상대적으로 구성이 복잡하고, 진동력이 약하다는 단점이 있다. 이러한 형태의 선형 진동모터는 대한민국 등록특허공보 제10-1546442호(2015년08월17일 등록)에 상세하게 개시되어 있다.

선형 진동모터를 사용하면서 충분한 진동력을 확보하기 위해서는 그 크기를 키워야 하지만, 최근의 전자장치가 경박단소화되는 추세에서 진동모터의 크기를 키우는 것은 매우 난해한 문제이다. 따라서 작은 크기를 유지하면서도 내구성이 보장되고 진동력이 큰 진동모터가 요구되고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 작은 크기를 유지하면서도 진동력이 큰 진동모터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 구조가 간단하여 조립공정이 간소하면서도 내구성이 뛰어난 진동모터를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 각운동 진동모터는, 내부 공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 설치되는 샤프트, 내부에 관통구가 형성되고, 상기 샤프트가 상기 관통구의 중심에 위치하도록 배치되는 회전자. 상기 회전자에 결합된 영구자석, 상기 하우징 내부에 설치되고, 상기 영구자석과 대향되도록 배치되는 코일 및 일단은 상기 샤프트에 결합되고 타단은 상기 회전자에 결합되어, 상기 회전자가 상기 영구자석과 상기 코일의 상호작용에 의해 상기 샤프트를 회전축으로 하여 일 방향으로 회전할 경우 상기 회전자에 탄성복원력을 제공하는 탄성체를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 일단에서 상기 타단까지 나선형으로 적어도 90도 이상 회전하며 연장되는 스프링일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 회전축에 평행한 곡면의 판형으로 형성된 판 스프링일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체의 일단 및 타단에는 절곡 돌기가 형성되고, 상기 절곡 돌기는 상기 샤프트와 상기 회전자의 체결 홈에 각각 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전자는 원통형으로 형성되고, 상기 영구자석은 원통의 측면에 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하우징은 육면체 형태로 형성되고, 상기 코일은 상기 하우징의 네 귀퉁이에 각각 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 영구자석과 상기 코일은 동일한 개수의 복수 개가 설치되고, 상기 복수 개의 영구자석과 코일은 상기 회전자가 회전함에 따라 각각 대향되었을 때, 서로의 이격거리가 일정하도록 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하우징의 외부에서 내부로 연장되는 신호 입력 단자가 형성되고, 상기 코일은 상기 신호 입력 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일은 솔레노이드 형태로 권취될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일은 솔레노이드의 측면이 상기 영구자석과 대향되도록 배향될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전자는 텅스텐으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일에는 상기 회전자의 회전 공진주파수와 동일한 주파수의 교류전류가 입력될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 각운동 진동모터는 작은 크기를 유지하면서도 진동력이 크다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 각운동 진동모터는 구조가 간단하여 조립공정이 간소하면서도 내구성이 뛰어나다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 각운동 진동모터의 내부 구조의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 각운동 진동모터의 대각 단면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 각운동 진동모터의 내부 구조의 평면도를 도시한 것이다.
도 4는 회전자가 시계 방향으로 회전한 상태를 도시한 각운동 진동모터의 내부 구조의 평면도를 도시한 것이다.
도 5는 회전자가 반시계 방향으로 회전한 상태를 도시한 각운동 진동모터의 내부 구조의 평면도를 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부한 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 각운동 진동모터에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 각운동 진동모터의 내부 구조의 사시도이다. 도 1은 각운동 진동모터의 하우징(100)의 상면을 제거한 상태를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 각운동 진동모터는 내부 공간을 형성하는 하우징(100)을 포함한다. 하우징(100)은 도면에 도시된 것과 같이 육면체 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하우징(100)은 원통형이나 다른 다각기둥 형태로 형성될 수도 있다.

하우징(100)은 금속성의 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 하우징(100)은 내부의 구성 요소들을 외부의 충격이나 자극으로부터 보호할 수 있을 뿐만 아니라 외부에서 유입되는 전자기파간섭(EMI)으로부터 차폐할 수 있다.

하우징(100)에는 외부로 노출되는 신호 입력 단자(110)가 형성될 수 있다. 신호 입력 단자(110)는 외부에서 와이어 또는 커넥터 등이 연결되는 형태로 형성될 수도 있고, 경우에 따라서는 표면실장이 가능한 형태로 형성될 수도 있다.

하우징(100)은 경우에 따라 둘 이상의 구성으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)은 하면을 형성하는 브라켓 부분과 측면과 상면이 연결된 구조로 형성되는 커버 부분으로 구성될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 각운동 진동모터의 대각 단면도를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 하우징(100)은 신호 입력 단자(110)가 형성된다. 신호 입력 단자(110)는 하우징(100)의 외부에서 내부로 연장되어, 외부에서 입력된 전기 신호를 하우징(100)의 내부까지 전달한다. 신호 입력 단자(110)는 복수 개가 형성되어 코일(500)의 끝단과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 각운동 진동모터의 내부 구조의 평면도를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 각운동 진동모터는 하우징(100), 샤프트(200), 회전자(300), 영구자석(400), 코일(500) 및 탄성체(600)를 포함한다.

샤프트(200)는 하우징(100) 내부에 수직한 형태로 형성된다. 샤프트(200)는 하우징(100)의 중심 부분에 기둥 형태로 형성될 수 있다. 샤프트(200)는 하우징(100)의 하면이나 상면 중 적어도 하나와 결합되어 설치된다. 샤프트(200)의 외측면에는 후술할 탄성체(600)의 일단이 결합될 체결 홈이 형성될 수 있다.

회전자(300)는 내부에 관통구가 형성된 원통형으로 형성된다. 관통구는 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다. 회전자(300)는 샤프트(200)가 관통구의 중심에 위치하도록 배치된다. 회전자(300)는 비중이 큰 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 회전자(300)는 텅스텐 재질로 형성될 수 있다.

회전자(300)의 관통구의 내주면은 샤프트(200)와 이격된다. 관통구의 내주면과 샤프트(200) 사이에는 후술할 탄성체(600)가 위치한다. 회전자(300)의 관통구의 내주면에는 탄성체(600)의 타단이 결합될 체결 홈이 형성될 수 있다.

회전자(300)의 측면에는 영구자석(400)이 결합되는 결합부가 형성될 수 있다. 구체적으로, 결합부는 영구자석(400)이 삽입되어 결합되는 홈 형태로 형성될 수 있다. 결합부는 복수 개가 형성될 수 있으며, 이러한 경우 결합부는 회전축을 중심으로 대칭되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

영구자석(400)은 회전자(300)에 결합된다. 구체적으로, 영구자석(400)은 회전자(300)의 측면 부분에 형성된 결합부에 삽입되어 결합될 수 있다. 영구자석(400)은 복수 개가 설치될 수 있으며, 이러한 경우 영구자석(400)은 회전축을 중심으로 대칭되는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

코일(500)은 하우징(100)의 내부에 설치된다. 코일(500)은 하우징(100)과 결합되어 설치되고, 회전자(300)와는 분리되어 설치된다. 코일(500)은 복수 개가 설치될 수 있으며, 이러한 경우 코일(500)은 회전축을 중심으로 대칭되는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

첨부한 도면에서는, 코일(500)이 육면체 형태의 하우징(100)의 네 귀퉁이에 설치되고, 영구자석(400)은 이러한 코일(500)에 각각 대향하도록 4개가 설치된 것이 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

코일(500)은 솔레노이트 형태로 권취된 것으로 형성될 수 있다. 코일(500)은 솔레노이드의 측면이 영구자석(400)과 대향하도록 배향될 수 있다. 즉, 코일(500)은 솔레노이드의 측면이 샤프트(200)를 바라보도록 배향될 수 있다.

탄성체(600)는 샤프트(200)와 회전자(300) 사이에 결합된다. 구체적으로, 탄성체(600)의 일단은 샤프트(200)와 결합되고 타단은 회전자(300)에 결합된다. 탄성체(600)는 일단에서 타단까지 나선형으로 적어도 90도 이상 회전하며 연장되는 스프링으로 형성될 수 있다. 이러한 스프링은 만곡된 판으로 형성된 판 스프링일 수 있다. 판 스프링의 판은 샤프트(200) 및 회전축에 평행한 곡면이고, 하우징(100)의 상면 및 하면에 수직인 곡면으로 형성될 수 있다. 이러한 판 스프링은 태엽 형태로 형성되어 외력에 의해 감기거나 풀리는 형태로 변형된 경우 복원력을 발생시킬 수 있다.

탄성체(600)의 일단 및 타단에는 절곡 돌기가 형성될 수 있다. 절곡 돌기는 샤프트(200)와 회전자(300)의 체결 홈에 각각 결합될 수 있다.

코일(500)에 전기 신호가 입력되면 코일(500)과 영구자석(400)의 상호작용에 따라 회전자(300)에 외력이 작용한다. 코일(500)과 영구자석(400)의 상호작용에 의해 발생하는 힘은 코일(500) 배향형태와 영구자석(400)의 착자 방향에 따라 조절될 수 있다. 코일(500)과 영구자석(400)은 회전자(300)를 일 방향으로 회전시키는 방향으로 힘이 발생하도록 설치될 수 있다. 구체적으로, 코일(500)과 영구자석(400)의 상호작용에 의해 회전자(300)의 회전 궤적의 접선 방향의 힘이 발생하게 된다.

코일(500)에는 교류신호가 입력될 수 있다. 이에 따라 코일(500)에 흐르는 전류의 방향을 일정한 주파수를 가지고 변하게 된다. 따라서 코일(500)과 영구자석(400)의 상호작용에 의해서 발생하는 힘은 주기적으로 그 방향이 바뀌게 된다.

이러한 힘에 의해 회전자(300)는 시계 방향과 반시계 방향으로 주기적으로 회전하게 된다. 이러한 회전자(300)의 회전운동에 의해 진동이 발생할 수 있다. 여기서, 회전자(300)의 공진주파수와 코일(500)에 입력되는 교류전류의 주파수가 동일하게 공진상태가 되어 진동력이 극대화될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 도 3에 도시된 각운동 진동모터의 회전자(300)가 회전한 상태에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 회전자(300)가 시계 방향으로 회전한 상태를 도시한 각운동 진동모터의 내부 구조의 평면도를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 회전자(300)가 시계 방향으로 회전함에 따라 탄성체(600)는 압축되게 된다. 탄성체(600)가 압축되게 되면 탄성체(600)는 회전자(300)가 반시계 방향으로 회전하도록 복원력이 발생한다.

도 5는 회전자(300)가 반시계 방향으로 회전한 상태를 도시한 각운동 진동모터의 내부 구조의 평면도를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 회전자(300)가 반시계 방향으로 회전함에 따라 탄성체(600)는 신장되게 된다. 탄성체(600)가 신장되게 되면 탄성체(600)는 회전자(300)가 시계 방향으로 회전하도록 복원력이 발생한다.

이러한 스프링과 회전자(300)의 공진 주파수는 코일(500)에 입력되는 교류전류의 주파수와 동일하게 되도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 스프링의 스프링 상수 또는 회전자(300)의 중량에 따라 공진 주파수가 조절될 수 있다.

상술한 각운동 진동모터는 하우징(100) 내부 공간에 있어서 회전자(300)가 차지하는 체적을 상대적으로 크게 설계할 수 있다. 진동모터의 진동력을 회전자(300)의 중량에 비례하므로, 회전자(300)를 크게 설계함에 따라 진동력을 향상시킬 수 있다.

상술한 각운동 진동모터는 진동력을 회전자(300)의 각운동거리에 비례하므로, 사용된 스프링의 각운동 거리 크게 설계함에 따라 진동력을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 각운동 진동모터의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 하우징 110: 신호 입력 단자
200: 샤프트 300: 회전자
400: 영구자석 500: 코일
600: 탄성체

Claims (10)

1. 내부 공간을 형성하는 하우징;
   상기 하우징의 내부에 설치되는 샤프트;
   내부에 관통구가 형성되고, 상기 샤프트가 상기 관통구의 중심에 위치하도록 배치되는 회전자;
   상기 회전자에 결합된 복수의 영구자석;
   상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 영구자석과 대향되도록 배치되는 코일; 및
   일단은 상기 샤프트에 결합되고 타단은 상기 회전자에 결합되어, 상기 회전자가 상기 영구자석과 상기 코일의 상호작용에 의해 상기 샤프트를 회전축으로 하여 일 방향으로 회전할 경우 상기 회전자에 탄성복원력을 제공하는 탄성체를 포함하고,
   상기 회전자는 측면에 복수의 홈이 이격되어 형성된 원통형으로 형성되고,
   상기 영구자석은 상기 복수의 홈에 삽입되어 결합되고,
   상기 영구자석과 상기 코일은 동일한 개수의 복수 개가 설치되고,
   상기 복수 개의 영구자석과 코일은 상기 회전자가 회전함에 따라 각각 대향되었을 때, 서로의 이격거리가 일정하도록 설치되는 각운동 진동모터.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 탄성체는 상기 일단에서 상기 타단까지 나선형으로 적어도 90도 이상 회전하며 연장되는 스프링인 각운동 진동모터.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 탄성체는 상기 회전축에 평행한 곡면의 판형으로 형성된 판 스프링인 각운동 진동모터.
   
4. 제2 항에 있어서,
   상기 탄성체의 일단 및 타단에는 절곡 돌기가 형성되고,
   상기 절곡 돌기는 상기 샤프트와 상기 회전자의 체결 홈에 각각 결합되는 각운동 진동모터.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 하우징은 육면체 형태로 형성되고,
   상기 코일은 상기 하우징의 네 귀퉁이에 각각 설치되는 각운동 진동모터.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 하우징의 외부에서 내부로 연장되는 신호 입력 단자가 형성되고,
   상기 코일은 상기 신호 입력 단자와 전기적으로 연결되는 각운동 진동모터.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 코일은 솔레노이드 형태로 권취된 각운동 진동모터.
   
8. 제7 항에 있어서,
   상기 코일은 솔레노이드의 측면이 상기 영구자석과 대향되도록 배향되는 각운동 진동모터.
   
9. 제1 항에 있어서,
   상기 회전자는 텅스텐으로 형성되는 각운동 진동모터.
   
10. 제1 항에 있어서,
    상기 코일에는 상기 회전자의 회전 공진주파수와 동일한 주파수의 교류전류가 입력되는 각운동 진동모터.

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