WO2010021482A2 - 수평 선형 진동기 - Google Patents

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WO2010021482A2
WO2010021482A2 PCT/KR2009/004601 KR2009004601W WO2010021482A2 WO 2010021482 A2 WO2010021482 A2 WO 2010021482A2 KR 2009004601 W KR2009004601 W KR 2009004601W WO 2010021482 A2 WO2010021482 A2 WO 2010021482A2
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mass
spring
horizontal vibrator
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이인호
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Lee In Ho
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a vibration motor embedded in an electronic product such as a mobile communication terminal or a game machine. More particularly, the present invention relates to a horizontal vibrator in which a coil is attached to a mass body to generate vibration while performing a horizontal reciprocating motion.
  • one of the essential functions of a communication device is an incoming call function.
  • the most common types of incoming calls are vocalizations such as melodies and bells, and vibrations that cause the device to shake.
  • the vibration function is mainly used when the melody or bell is transmitted to the outside through the speaker to avoid any damage to others.
  • the driving force is transmitted to the case of the device by driving a small vibrator. It is common to allow vibrations.
  • a vibrator is required to provide a virtual touch feeling to a user beyond a reception function instead of a melody.
  • Vibrators currently applied to mobile phones can be classified into rotary vibrators and linear vibrators according to the shape of the motor.
  • the rotary vibrator improved the vibration force by increasing the volume of the rotor or increasing the number of rotations to improve the vibration force, but there was a limitation in miniaturization due to structural problems, and there were many difficulties in generating high vibration.
  • the linear vibrator has a structure of vibrating the vibrator vertically and vertically to obtain a vibration force.
  • the spread of slimming devices in which the thickness of electronic devices becomes thinner, has been expanded. Accordingly, mobile phones must also be slimmed.
  • the conventional vertical linear vibrator has a disadvantage in that the amount of vibration decreases rapidly when the thickness of the conventional vertical linear vibrator is slimmed. This is due to the characteristics of the linear vibrator, the amount of vibration is proportional to the moving distance of the vibrator. As the thickness of the mobile phone becomes thinner, the moving distance of the vibrator is rapidly shortened and the amount of vibration is sharply dropped.
  • a conventional vertical linear vibrator uses a leaf spring, which has been proposed in Patent Publication No. 10-2005-0083528.
  • the vertical linear vibrator has a structure in which the leaf spring 330 is welded to the case 310 and the moving part 320. The welding defect of the product frequently occurs, and the leaf spring is deformed by an external impact such as a drop impact of the product. Or the welding with the case is separated.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2003-117489 has been proposed as a horizontal linear vibrator. This is illustrated in FIG. 42, which will be described below.
  • the cylindrical frame 410 is provided with a pair of brackets for supporting both ends of the support shaft, the cylindrical coil 420 is fixedly coupled to the inner peripheral surface of the frame.
  • the cylindrical magnet 430 is coupled like a support shaft, and is a structure that generates vibration while the magnet reciprocates by an electromagnetic interaction between the coil and the magnet.
  • Iron loss is the sum of the hysteresis loss generated by the area of the hysteresis curve of the magnetic body and the eddy current loss occurring in the magnetic body.
  • the horizontal linear vibrator proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-117489 has a structure in which a coil is fixed inside the case and a magnet is coupled to a moving part to reciprocate, and a time-varying magnetic field inside the vibrator while the magnet performs horizontal reciprocating motion ( It forms a time-varying magnetic field and generates iron loss in a magnetic body such as a case placed in the time-varying magnetic field.
  • This iron loss of course, the loss of power, there was a problem that does not implement the rapid response of the vibrator.
  • the quick response is very important.
  • the structure of the magnet reciprocating as described above there is a problem that the response is slow and does not satisfy the performance required by the electronic device such as the recent mobile phone.
  • the present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to allow the mass of the moving part to perform horizontal vibration instead of vertical vibration, thereby making it possible to slim the product on which the vibrator is mounted.
  • the object of the present invention is to provide a vibrator having a high responsiveness by minimizing power loss by eliminating iron loss by coupling the coil to a mass to allow the coil to reciprocate horizontally.
  • the mass body can smoothly reciprocate, and an object thereof is to prevent the friction noise of the case and the wear caused by the friction.
  • an object of the present invention is to provide a vibrator capable of implementing various vibration patterns by using a plurality of motion parts and a controller for controlling the respective motion parts.
  • the upper case and the upper case formed with a spring connection on the inner side and the lower case to form a space therein, the mass body for horizontal reciprocating movement in the upper and lower cases and A moving part coupled between the case and the mass and including a spring for supporting parallel movement of the mass, a coil coupled to the mass and horizontally reciprocating like the mass, and fixedly coupled to an inner surface of the upper and lower cases It provides a horizontal vibrator including a magnet acting on the coil and a power supply for supplying power to the coil.
  • the upper case may be composed of a cover and a bracket.
  • the shape of the upper case and the lower case is a 'c' shape, it may be coupled to each other by the attraction between the magnet coupled to the upper case and the lower case.
  • Coupling protrusions and coupling grooves may be formed in the upper case and the lower case.
  • Spring connections may be formed on the front and rear of the mass.
  • a guide groove is formed in the mass, and may further include a guide coupled to the guide groove.
  • the guide may be horizontally coupled to the direction of motion of the mass.
  • the guide may be coupled perpendicularly to the direction of motion of the mass, and the guide may be in the form of a bar or sphere.
  • the guide may be integrally formed with the mass.
  • It may further include a preventing member for preventing the friction between the mass and the inner surface of the upper case, the lower case.
  • the coil may be coupled to one side or both sides of the mass through a fixing member, and may be horizontally coupled to the bottom surface of the lower case, and the magnet may be coupled to face the coil.
  • the magnet may be coupled to the inner surface of the upper and lower cases, and may be disposed in pairs on the upper and lower portions of the coil.
  • One of the pair of magnets may be a magnetic material.
  • the coil may be coupled to both sides of the mass body, and may be vertically coupled to the bottom surface of the lower case, and the magnet may be coupled to face the coil.
  • It may further include a plate coupled between the coil and the mass to block the magnetic force lines generated by the coil.
  • the plate may be a magnetic material.
  • the power supply unit may include an external power board connected to an external power source, a coil connecting board mounted on the mass body and electrically connected to the coil, and a brush electrically connecting the external power board and the coil connecting board.
  • the brush has a flat fixing part fixed to the external power substrate, an arc-shaped bending part starting at the end of the fixing part, a straight extension part starting at the end of the bending part, and a plurality of branches are formed and the coil It may include a contact portion in contact with the connecting substrate.
  • the circumferential angle of the arc in which the bending portion is formed may be 90 ° to 180 degrees.
  • a fixing member for fixing the coil to the mass body, and a damper for preventing the coil or mass body from colliding with the upper and lower cases may be further included.
  • the coil may be coupled to one side of the outermost mass of the plurality of mass.
  • the coil may be coupled through a fixing member.
  • the controller may further include a controller for individually controlling the plurality of motion units, and the plurality of mass bodies may individually move.
  • Springs included in the plurality of movement parts may be integrally formed.
  • the power supply unit may include a spring connection board electrically connected to a spring to supply external power to the coil through the spring, and a coil connection board coupled to the mass and electrically connected to the coil.
  • the spring connection substrate has a 'c' shape bent on both sides may be coupled to the inner surface of the upper case.
  • Both ends of the spring may protrude to facilitate contact with the pattern of the spring connection board and the coil connection board.
  • the spring support protrusion may be made of a resin that insulates the spring and the upper case.
  • the power supply unit may include: an external power board connected to an external power source, a coil connecting board mounted on the mass body and electrically connected to the coil, and a flexible spring having one end coupled to the external power board and the other end coupled to the coil connection board. It may include.
  • the patterns of the two lines formed on the external power substrate have different lengths, and one end of the two patterns may be located on the same line.
  • the flexible spring may be made of carbon steel.
  • the power supply unit may include an external power board connected to an external power source and a flexible circuit board which is fixedly coupled to the mass body and supplies external power supplied through the external power board to the coil.
  • the flexible circuit board may have a layer film attached to both surfaces for protecting the pattern.
  • the power supply unit may include a spring connection board electrically connected to a spring to supply external power to the mass through the spring, and the mass and the spring are electrically connected to each other, thereby providing external power supplied through the spring. This mass can be supplied to the coil.
  • the mass may be a conductor.
  • the spring connection board is composed of a connecting portion and the blocking portion may be coupled to the inner surface of the upper and lower cases.
  • Both ends of the coil may be connected to the mass by soldering or heat welding.
  • the present invention has the advantage that the mass of the moving part is configured to make the horizontal vibration rather than the vertical vibration, the slimming of the product mounted with the vibrator.
  • FIG. 1 is a front view of a horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view from which the cover is removed from FIG. 1
  • FIG. 3 is a view showing the inside of the upper surface of the cover of the horizontal vibrator of FIG. 1
  • FIG. 4 is The figure which shows a brush.
  • 5 to 7 are diagrams showing a modification of the guide.
  • FIG. 8 is a view showing that the coil is coupled to the upper and lower sides of the mass body.
  • FIGS. 9 to 40 are diagrams showing a horizontal vibrator according to another embodiment of the present invention.
  • 41 to 42 are views showing a vibrator according to the prior art.
  • FIG. 1 is a front view of a horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a plan view with the cover removed in FIG.
  • the upper case 10 is combined with the lower case 20 to form a predetermined space therein.
  • the upper case 10 is composed of a cover 12 and the bracket (11).
  • the cover 12 has a shape in which a lower portion and a front face are opened in a rectangular parallelepiped, and the bracket 11 is coupled to the opened front face of the cover.
  • a spring connection part 10a to which a spring 32 is coupled is formed at an inner side surface of the bracket 11 and a rear side surface of the cover 12.
  • the spring connection portion 10a may be a protrusion or a groove.
  • the upper case 10 is composed of a bracket 11 and the cover 12 has an advantage that the assembly is easy when the mass 31 and the spring 32 is coupled to the upper case.
  • Each surface of the upper case 10 and each surface of the lower case 20 is preferably formed in a quadrangle, and the two cases 10 and 20 are combined to form a rectangular parallelepiped having a space therein.
  • the case of the horizontal vibrator is cylindrical, such as a coin type or bar type vibrator, it is difficult to balance by a spring coupled to the left and right sides of the mass body.
  • the case is a rectangular parallelepiped, there is an advantage that the arrangement of the internal configuration is simple and the vibrator can be slimmed.
  • the bracket 11 and the cover 12 constituting the upper case 10 may be integrally formed.
  • the upper case 10 and the lower case 20 may have a shape of a 'c' shape.
  • Magnets 50 are fixedly coupled to inner surfaces of the upper case 10 and the lower case 20, respectively. Since the magnets 50 are disposed to face each other, the attraction force between the two magnets 50 may be coupled to each other by the attraction force.
  • Coupling protrusions 10c and 20c and coupling grooves 10d and 20d are formed in the upper case 10 and the lower case 20 so that the upper and lower cases 10 and 20 are not shifted from each other when engaged. It is desirable to have.
  • the movement part 30 is comprised from the mass 31 and the spring 32. As shown in FIG.
  • Mass body 31 is a horizontal reciprocating motion in the case 10, 20 due to the electromagnetic action of the coil 40 and the magnet 50. It is preferable that the material of the mass 31 is tungsten. Tungsten has a higher inertial mass due to its higher density than ordinary materials. Therefore, a large vibration amount can be obtained compared with other materials.
  • the spring 32 is coupled to the front and rear surfaces of the mass 31.
  • the spring 32 may be coupled to the mass body 31 using an adhesive or the like.
  • the spring connection part 31a is fixed to the front and rear surfaces of the mass body 31 so that the spring 32 is fixedly coupled. Is formed, the spring 32 is preferably coupled to the spring connection portion 31a for ensuring the reliability of the product.
  • the spring connection part 31a may be a protrusion or a groove.
  • the mass 31 has an 'I' cross section to have the maximum inertial mass in a limited space. Of course, the cross section of the mass 31 may be variously modified, such as a polygon including a quadrangle.
  • a guide groove is formed on the side surface of the mass body 31, and the guide 33 is coupled to the guide groove.
  • the guide 33 maintains a predetermined interval between the mass 31 and the case 10, 20 to facilitate the reciprocating movement of the mass 31, the mass by an external impact such as a drop impact It prevents the 31 from colliding with the cases 10 and 20.
  • the guide 33 is in the form of a bar (bar) is horizontally coupled to the direction of movement of the mass 31 and is preferably coupled along the side center of the mass (31).
  • the guide 33 may be vertically coupled to the direction of movement of the mass 31.
  • the guide 33 is preferably vertically coupled to the bottom surface of the lower case 20 in the center of both sides of the mass (31).
  • the guide 33 may have a sphere shape.
  • the guide 33 may be coupled to upper and lower side edges of the mass 31.
  • the guide 33 preferably maintains a predetermined distance from the cases 10 and 20 so as not to interfere with the reciprocating motion of the mass 31.
  • the guide 33 may be integrally formed with the mass 31, not separately formed by coupling the guide grooves. That is, the guide 33 may be formed in the form of a protrusion on the mass 31.
  • the guide 33 may be formed on the upper and lower surfaces of the mass 31, of course, a plurality of guides may be formed on one mass 31.
  • the support shaft is used to support the mass body and induce reciprocating motion.
  • the present invention reduces the production cost of the support shaft and the bearing by simplifying the assembly and manufacturing process by removing the support shaft, supporting the mass body only by the spring, and reciprocating. This has the effect of being improved.
  • the thickness of the mass is very thin, there is a limitation of the space for inserting the support shaft can overcome this limitation.
  • a support shaft insertion space such as a hole must be provided in order for the support shaft to be inserted, and the inertial mass of the mass is reduced due to the formation of the space, thereby overcoming the disadvantage of reducing the amount of vibration.
  • the horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention significantly reduced the residual vibration compared to the conventional vibrator and has a very fast response.
  • reference figure 1 is a graph showing the residual vibration of the vibrator disclosed in Patent Publication No. 10-2005-0083528
  • reference figure 2 is a graph showing the residual vibration of the horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention.
  • the vibrator of the horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention shown in Figure 2 is about 60 to 70, compared to the conventional vibrator lasts about 500 kHz after the power is cut off After a while, all remaining vibrations will disappear.
  • This effect of the present invention is because the friction force generated when the guide formed on the mass after contact with the prevention member after the power is cut off helps the rapid braking of the mass. More specifically, when the power is supplied, the mass moves reciprocally with little contact with the prevention member due to the electromagnetic force acting between the magnet and the coil attached to the mass. However, when the power supplied to the coil is cut off, the mass is struck by gravity, and the reciprocating motion of the mass is quickly attenuated by the friction force because the guide formed on the mass causes friction with the preventing member.
  • the horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention has a much higher residual vibration than the conventional vibrator, and thus has a high response to an input.
  • the conventional vibrator has a problem in that the vibration due to the first input does not disappear quickly and the vibration and overlap or interference due to the next input occur.
  • the horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention can provide a user with a clearer touch because the vibration by the next input is not affected by the vibration by the first input. .
  • the spring 32 is coupled to the front and back of the mass 31, respectively. That is, the pair of springs 32 are coupled between the bracket 11 and the mass 31, between the back surface of the lid 12 and the mass 31.
  • the spring 32 serves to fix the mass 31 in the center of the case 10, 20 and to apply a resilient force to the mass 31 to enable the reciprocating motion.
  • the spring 32 may be a leaf spring or a helical spring, preferably a cylindrical or conical helical spring.
  • the prevention member 70 prevents friction noise and abrasion caused by friction when the guide 33 and the mass 31 hit the inner surface of the case 10 or 20 by an external impact or the like.
  • the preventing member 70 is attached to inner surfaces of the upper case 10 and the lower case 20.
  • the preventing member 70 may be formed through various methods.
  • the preventing member 70 may be formed of a lubricating oil or a fluororesin coating as a thin film layer. Alternatively, it may be formed using a polyimide-based fluorocarbon tape. Alternatively, a method of applying oil or grease after forming the coating layer may be used.
  • the damper 80 is a member for preventing the mass 31 from colliding with the cases 10 and 20 due to an external impact.
  • the damper 80 is coupled to the rear inner surface of the cover 12 and the inner surface of the bracket 11.
  • the damper 80 is coupled to a position corresponding to the fixing member (when the coil is coupled through the fixing member) or the coil (when the coil is coupled using the adhesive). It is desirable to prevent the fixing member or the coil from colliding with the case.
  • the coil 40 is a member that receives power from an external power source and flows current, and alternately flows in a magnetic field generated by the magnet 50 to reciprocate by Lorentz's formula.
  • the coil 40 may be coupled to an upper side of the mass body 31.
  • the magnet 50 generates a magnetic field and electromagnetically acts on the coil 40 to move the coil 40.
  • the magnet 50 is disposed to face the coil 40 and is fixedly coupled to the inner upper surface of the upper case 10.
  • the strength of the magnetic field and the force acting on the mass depend on the number of coils and magnets. Therefore, as shown in FIG. 8, two coils 40 may be coupled to both upper and lower sides of the mass body 31, and two magnets 50 facing the coil 40 may also be configured.
  • the conventional horizontal linear vibrator has a structure in which a coil is fixed inside the case and the magnet is coupled to the moving part to reciprocate. Iron loss occurs in a magnetic body such as a case or a mass placed in a magnetic field. This iron loss, of course, the loss of power, there was a problem that does not implement the rapid response of the vibrator.
  • the coil 40 is attached to the mass 31 and the magnet 50 is fixed to the inside of the case 10, 20, the coil combined with the mass 31 40 can perform a horizontal reciprocating motion to minimize the iron loss occurring in the case 10, 20 and the mass 31.
  • Iron loss is proportional to the maximum magnetic flux density, the magnetic flux density generated by the current flowing coil is very small compared to the magnetic flux density generated by the magnet 50, the horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention and the power loss due to iron loss Iron loss can be minimized, and there is an advantage in that a quick response of the vibrator can be realized.
  • the power supply unit is configured to supply power to the coil. Unlike the structure in which the coil is fixedly coupled to the case, the vibrator in which the coil is coupled to the mass body and the coil reciprocates horizontally like the mass body requires a separate power supply unit. Do.
  • FIG. 3 is a rear view of the cover 12 of the upper case 10, showing the external power substrate 61
  • FIG. 4 is a view showing the brush 63. As shown in FIG.
  • the power supply unit 60 includes an external power board 61, a coil connection board 62, and a brush 63 connected to an external power source.
  • the external power substrate 61 is formed with a pattern 61a of two lines connected to the anode of the external power source, and is fixedly coupled to the inner surface of the upper surface of the upper case 10.
  • the coil connecting substrate 62 is a substrate on which two lines of pattern 62a are formed, and is fixedly coupled to an upper side of the mass body 31. One end of the pattern 62a is electrically connected to both ends of the coil 40. Both ends of the coil 40 may be coupled to the pattern 62a by soldering or heat welding.
  • the brush 63 serves to electrically connect the external power board 61 and the coil connection board 62.
  • the brush 63 continuously supplies power to the coil 40 through sliding contact with the pattern 61a of two lines formed on the external power board 61 when the mass 31 moves horizontally. It is possible.
  • the brush 63 may be coupled to and fixed to one of the coil connecting board 62 or the external power board 61.
  • the brush 63 includes a fixing part 63a, a bending part 63b, an extension part 63c, and a contact part 63d.
  • the fixing part 63a is electrically connected to the pattern 61a of the external power board 61 in a flat form.
  • the bending portion 63b starts at the end of the fixing portion 63a and has an arc shape.
  • the circumferential angle ⁇ of the arc is 90 ° to 180 °, preferably about 135 °.
  • the extension part 63c starts at the end of the bending part 63b and has a straight line shape having a predetermined angle upward.
  • the contact portion 63d has a plurality of branches formed therein and is electrically connected to the pattern 62a of the coil connecting substrate 62.
  • the brush 63 may adjust the overall height of the brush and the elastic force of the brush by forming an arc-shaped bending portion 63b starting from the fixing portion 63a and adjusting the circumferential angle ⁇ of the bending portion 63b. have.
  • the circumferential angle ⁇ of the bending portion 63b at 90 ° to 180 °, the overall height can be lowered while maintaining the elastic force of the brush, thereby providing a thin vibrator.
  • the external power supply board 61 and the coil connection board 62 may be a hard board or a flexible board.
  • the external power substrate 61 of the power supply unit 60 may be coupled to the bottom surface of the lower case 20 according to the use environment. Accordingly, the coil connection substrate 62 may be connected to the mass body 31. ) May be coupled to the lower side.
  • the coil connecting substrate 62 is found to be coupled to the lower side of the mass body 31, and a separate description for the power supply unit 60 and the overlapping configuration and operation will be omitted.
  • FIG. 9 and 10 are views showing a horizontal vibrator according to another embodiment of the present invention, FIG. 9 is a plan view, and FIG. 10 is a cross-sectional view of A-A '.
  • the coil 40 may be coupled to both left and right sides of the mass body 31 through the fixing member 110, and may be horizontally coupled to the bottom surface of the lower case 20.
  • the fixing member 110 serves to fix the coil 40 to the mass 31, and the coil 40 has a flat plate-shaped fixing member 110 in which a space for accommodating the coil is formed. It is coupled to the mass 31 through.
  • the coil 40 may be coupled to the mass 31 through a fixing member 110 ′ made of an adhesive.
  • One of the pair of magnets 50 disposed above and below the coil 40 may be replaced with a magnetic material 51.
  • all the magnets located above the coil 40 may be replaced by the magnetic material 51, and the lower magnet and the other side of the coil 40 coupled to one side of the mass 31.
  • the upper magnet of the coil may be replaced with the magnetic material 51.
  • the magnetic body 51 is preferably a ferromagnetic material, the material constituting the magnetic body 51 may be iron, amorphous, ferrite, etc., preferably iron is ideal.
  • the magnetic field lines When a pair of magnets are arranged above and below the coil, the magnetic field lines have a high density and a strong magnetic field is formed. When one of the pair of magnets is replaced by a magnetic material, the magnetic circuit is still formed while the strength of the magnetic field is reduced. Therefore, if a pair of magnets are replaced with a magnetic material according to the use environment of the product, the strength of the magnetic field can be adjusted, and the cost of one magnet can be reduced, thereby reducing the cost of the product.
  • the coil and the magnet may be disposed perpendicular to the bottom surface. 13 and 14, the coil 40 is coupled to the left and right sides of the magnet 50, and the direction of movement of the mass 31 and the magnetic field magnetized to the magnet 50 are perpendicular to each other. do.
  • the plate 210 is coupled between the mass 31 and the coil 40.
  • the plate 210 is preferably a ferromagnetic material of the magnetic material, the material may be iron or ferrite.
  • the plate 210 is coupled to the rear surface of the coil 40 to maximize the efficiency of the magnetic circuit formed by the coil 40 and the magnet 50.
  • the plate 210 has a structure in which a plurality of cores 210a insulated from each other are stacked ((a), (b)) or a plurality of bent portions 210b are formed ((c), (d)).
  • Horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention can be variously modified by configuring the number of the moving part and the coil differently according to the manufacturing environment.
  • the coil 40 may be attached only to one side of the mass 31.
  • a plurality of movement units 30 may be provided to generate various vibration modes.
  • the coil 40 may be attached to only one side of the mass body 31 having a plurality of moving parts 30.
  • the plurality of masses 31 may each move separately without mutual interference.
  • a control unit (not shown) for separately controlling the plurality of exercise units 30 may be further provided, and the control unit may control various vibration modes by individually controlling vibration characteristics (amplitude, frequency, etc.) of each exercise unit 30. Can be generated. That is, different vibration modes may be generated in a reception mode, a touch mode, or a game mode of the mobile communication terminal.
  • FIGS. 19 and 20 are exploded perspective view of the horizontal vibrator according to the present embodiment.
  • the horizontal vibrator shown in FIGS. 9 to 21 has a form in which a coil connecting board is coupled to a lower side of the mass body and an external power supply board is coupled to the bottom surface of the lower case.
  • the plurality of springs may be integrally formed.
  • the power supply of the horizontal vibrator according to an embodiment of the present invention may be disclosed in various forms.
  • various embodiments will be described in which a power supply unit is coupled to a horizontal vibrator (see FIG. 21) having two moving parts and a coil coupled through a fixing member between two masses.
  • the power supply unit can be applied to the horizontal vibrator according to various embodiments of the present invention described above.
  • FIG. 24 is a plan view of a horizontal vibrator according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 25 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 24
  • FIG. 26 is an exploded perspective view
  • FIG. 27 is a view showing a spring connection board.
  • the power supply unit 500 of the horizontal vibrator includes a spring connection board 510 and a coil connection board 520.
  • the spring connection substrate 510 is a circuit board composed of a flat plate portion 512 and a bent portion 513 that is bent at 90 ° with the flat plate portion 512.
  • the pattern 511 is formed.
  • the bent portion 513 is coupled to an inner side surface of the bracket 11 and a rear side of the lid 12, and the flat plate portion 512 is coupled to an inner side surface of the lower case 20.
  • the bent portion 513 is formed with a hole into which the spring support protrusion 530 is inserted.
  • One end 511b of the pattern formed at the bent portion 513 is electrically connected to one end of the spring 32, and the other end 511a formed at the flat plate 512 is connected to an external power source.
  • the spring 32 is an electrically conductive conductor.
  • the coil connecting substrate 520 electrically connects the coil 40 and the spring 32.
  • Two lines of the pattern 521 are formed on the coil connecting substrate 520, and is mounted on the mass body 31.
  • One end of each pattern 521 is connected to one end of the coil 40, the other end is connected to one end of the spring (32).
  • One end of the coil 40 may be connected to the pattern 521 by soldering or heat welding.
  • the upper portion of the mass 31 is preferably stepped in an 'L' shape.
  • the springs 32 cover the springs 510 and the coils 520 of the patterns 511 and 521 so as to facilitate contact with the spring 32.
  • One end 32b coupled to the (12) side is formed to protrude in a direction parallel to the side of the cover 12, the other end 32a is preferably formed to protrude in the longitudinal direction of the mass (31).
  • the portion where the spring 32 and the mass 31, the spring 32 and the upper case 10 is in contact is preferably configured to be insulated.
  • the spring support protrusion 530 is preferably made of an insulating material.
  • the spring 32 and the upper case 10 are insulated.
  • an insulating coating to a portion of the mass 31 to which the spring 32 is fixed, or to use an insulating member such as a resin washer or insulating tape.
  • the spring 32 may come into contact with the upper and lower cases 10 and 20, and thus the inner side of the upper and lower cases 10 and 20. Insulation coating is also preferred to prevent short.
  • the power supply unit 500 includes a coil connecting substrate 520, but one end of the coil 40 may be directly connected to the spring 32 without passing through the coil connecting substrate 520.
  • the power supply unit 600 of the horizontal vibrator according to the embodiment of the present invention is composed of an external power board 610, a coil connection board 620, and a flexible spring 630.
  • FIG. 29 is a plan view of a horizontal vibrator according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 30 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 29,
  • FIG. 31 is a view showing an external power supply board 610.
  • the external power substrate 610 is fixedly coupled to the inside of the upper surface of the cover 12 in a flat shape.
  • two lines of patterns 611 and 612 are formed on the external power board 610, and one end 611a and 612a of the two patterns are connected to an anode of an external power source.
  • One of the two patterns 612 is formed longer than the other pattern 611, one side of the long pattern 612 is bent. Therefore, the other ends 611b and 612b of the two patterns connected to the flexible spring 630 are positioned on the same line. Accordingly, the flexible spring 630 may be coupled in parallel with the moving direction of the mass 31.
  • the coil 40 and the flexible spring 630 are electrically connected to each other through the coil connecting substrate 620.
  • Two lines of the pattern 621 are formed on the coil connecting substrate 620, one end of each pattern 621 is electrically connected to one end of the coil 40, and the other end of the flexible spring 630. Connected with
  • the flexible spring 630 is connected to the pattern 621 of the coil connection board 620, and the other end is connected to the patterns 611 and 612 of the external power board 610.
  • the flexible spring is a conductor
  • the material of the flexible spring 630 is preferably carbon steel so that the flexible spring 630 does not break or break even after repeated reciprocating movement of the mass 31.
  • the left and right flexible springs 630 are tensioned and compressed to energize the coil connection board 620 and the external power board 610 without interruption. Can be.
  • the power supply unit 700 of the horizontal vibrator according to the embodiment of the present invention is composed of an external power board 710 and a flexible circuit board 720.
  • FIG. 33 is a plan view of a horizontal vibrator according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 34 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 33
  • FIG. 35 is a view illustrating a coupling state between an external power supply board 710 and a flexible circuit board 720. Drawing.
  • the external power board 700 is fixed to the inner side of the upper surface of the cover 12 in a flat plate shape, and a pattern of two lines is formed.
  • the flexible circuit board 720 is a flexible substrate and is bent in a 'U' shape between the external power board 710 and the mass body 31.
  • Two flexible patterns are formed in the flexible circuit board 720 in the longitudinal direction of the mass body 31, one end of each pattern is connected to both ends of the coil 40, and the other end is the external power board. It is connected to one end of the pattern formed in 710.
  • Part (a) of one side of the flexible circuit board 720 is fixedly coupled to the upper portion of the mass body 31, the other portion (b) is fixedly coupled to the external power substrate 710, the mass body 31 Even after repeated reciprocating motion of the mass body 31 and the external power supply board 710 is not separated.
  • the flexible circuit board 720 is preferably a layer film is attached to both sides for the protection of the pattern.
  • FIG. 36 illustrates an operating state of a horizontal vibrator including the power supply unit 700. Even though the mass 31 reciprocates horizontally, the flexible circuit board 720 forms a 'U' shape. The power between the external power board 710 and the coil is energized without interruption.
  • the power supply unit 800 of the horizontal vibrator according to another embodiment of the present invention is composed of a spring connection substrate 810.
  • FIG. 37 is a plan view of a horizontal vibrator according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 38 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 37
  • FIG. 39 is a view showing a spring connection substrate 810.
  • the spring connection board 810 is a circuit board including a connection part 811 and a blocking part 812, and two connection patterns are formed on the connection part 811.
  • One end of the pattern formed in the connecting portion 811 is electrically connected to an external power source, and the other end is electrically connected to the spring 32.
  • the blocking unit 812 is not connected to an external power source and serves to block electricity from flowing between the spring 32 and the upper case 10.
  • the connection part 811 and the blocking part 812 are formed with a hole into which the spring support protrusion 530 is inserted.
  • the connection part 811 and the blocking part 812 of the spring connection substrate 810 may be formed separately.
  • Both ends of the coil 40 are electrically connected to the left mass, and the other end is electrically connected to the right mass. Both ends of the coil 40 may be connected to the mass body 31 by soldering or thermal fusion.
  • one end of the spring 32 may be formed to protrude to facilitate contact with the pattern formed on the connection part 811.
  • the operating principle of the power supply unit 800 of the horizontal vibrator according to another embodiment of the present invention is that the external power is supplied through the connection unit 811 of the spring connection substrate 810 and the conductor 32 and the mass 31 The external power is supplied to the coil 40 through the structure.
  • the mass 31 since power is supplied to the coil 40 through the mass 31, the mass 31 may be a conductor, and the mass 31 may be tungsten.
  • a portion of the surface of the mass 31 may be coated using a metallic material such as zinc, nickel, or tin to allow electricity to flow through the mass.
  • the power supply unit 800 is applied to a horizontal vibrator having a structure in which mass bodies 31 are coupled to both sides of the coil 40 .
  • the mass body is divided into two parts.
  • the power supply unit 800 can be applied by taking an insulated structure.
  • the spring connection boards 510 and 810, the external power supply boards 610 and 710, and the coil connection boards 520 and 620 may be hard boards or flexible boards.

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Abstract

본 발명은 내측면에 스프링 연결부가 형성된 상부케이스와 상기 상부케이스와 결합하여 내부에 공간을 형성하는 하부케이스, 상기 케이스 내부에서 수평 왕복운동하는 질량체와 상기 케이스와 상기 질량체의 사이에 결합되며 상기 질량체의 평행운동을 지지하는 스프링을 포함하는 운동부, 상기 질량체에 결합되어 상기 질량체와 같이 수평 왕복운동하는 코일, 상기 케이스 내측면에 고정결합되어 상기 코일과 작용하는 마그네트 및 상기 코일에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하는 수평진동기를 제공한다.

Description

수평 선형 진동기
본 발명은 이동통신 단말기나 게임기 등의 전자 제품에 내장되는 진동모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코일이 질량체에 부착되어 수평 왕복운동하면서 진동을 발생토록 한 수평진동기에 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 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 진동기는 모터의 형상에 따라 회전형 진동기와 선형 진동기로 구분될 수 있다. 이러한 회전형 진동기는 진동력을 향상시키기 위해서 회전자의 체적을 크게하거나, 회전수를 증가시켜 진동력을 개선하였으나, 구조상의 문제로 소형화에 한계가 있었으며, 고진동을 발생시키는데 많은 어려움이 있었다.
선형 진동기는 진동자를 상하 수직으로 진동시켜 진동력을 얻는 구조를 취하고 있다. 그러나 최근 전자기기의 두께가 얇아지는 슬림화 기기의 보급이 확대되고 있으며, 이에 따라 휴대폰도 슬림화되어야 되는데, 종래의 수직 선형 진동기는 두께를 슬림화시키면 진동량이 급격히 저하되는 단점이 있다. 이는 선형진동기의 특성상 진동량은 진동자의 이동거리에 비례하는데, 수직 선형 진동기는 휴대폰의 두께가 얇아지면서 진동자의 이동거리가 급격히 짧아지고 이에 따라 진동량도 급격히 떨어지게 되는 것이다.
또한, 도 41에 도시된 바와 같이 종래의 수직 선형 진동기는 판 스프링을 이용하고 있는데, 이는 특허공개공보 10-2005-0083528에 제안된 바 있다. 이러한 수직 선형 진동기는 판 스프링(330)이 케이스(310) 및 운동부(320)에 용접되어 있는 구조로, 제품의 용접 불량이 빈번히 발생하고, 제품의 낙하 충격 등 외부 충격에 의해 상기 판 스프링이 변형되거나 케이스와의 용접이 분리되는 문제가 있었다.
상기 수직 선형 진동기와 달리, 수평 선형 진동기로서 일본특허공개공보 제2003-117489호에서 제안된 바 있다. 이는 도 42에 도시되고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
원통형상의 프레임(410)에는 지지축의 양단을 지지하는 한 쌍의 브래킷이 설치되고 상기 프레임의 내주면에는 원통형상의 코일(420)이 고정결합 된다. 원통형상의 마그네트(430)는 지지축과 같이 결합되며, 코일과 마그네트의 전자기적 상호 작용에 의해 마그네트가 왕복운동하면서 진동을 발생시키는 구조이다.
시간적으로 변화하는 자기장 속에 자성체를 놓아두면 자성체에 의해 철손이 발생한다. 철손은 자성체의 히스테리시스(hysterisis) 곡선의 면적만큼 발생하는 히스테리시스 손실과 자성체에 발생하는 와전류(eddy current) 손실을 합한 값이다.
상기 일본특허공개공보 제2003-117489호에서 제안된 수평 선형 진동기는 코일이 케이스 내측에 고정되고 마그네트가 운동부에 결합되어 왕복운동을 하는 구조로서, 마그네트가 수평 왕복운동을 하면서 진동기 내부에 시변 자기장(time-varying magnetic field)을 형성하고 상기 시변 자기장에 놓인 케이스 등 자성체에 철손을 발생시킨다. 이러한 철손으로 인해 동력의 손실이 발생함을 물론이며 진동기의 빠른 응답성을 구현하지 못하는 문제점이 있었다. 최근의 터치 스크린 구조의 휴대폰에서 빠른 응답성이 매우 중요한데, 상기와 같이 마그네트가 왕복운동하는 구조에서는 응답성이 느려 최근의 휴대폰 등 전자기기에서 요구하는 성능을 만족하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 운동부의 질량체가 상하 진동이 아닌 수평 진동을 하도록 구성하여 진동기가 장착되는 제품의 슬림화가 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 코일을 질량체에 결합시켜 코일이 수평 왕복운동을 하게 함으로써 철손을 제거하여 동력의 손실을 최소화하고 응답성이 개선된 진동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 지지축을 제거하고 스프링만으로 질량체를 지지하고 왕복운동시킴으로써 지지축과 베어링의 생산원가 절감 및 조립·제조 공정을 간단히 하여 생산효율 을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 가이드 및 방지부재를 구비함으로써 질량체가 원활히 왕복운동을 할 수 있게 하며, 케이스의 마찰소음 및 마찰에 의한 마모를 방지하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 복수의 운동부와 이를 각각 제어하는 제어부를 이용하여 다양한 진동패턴을 구현할 수 있는 진동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 내측면에 스프링 연결부가 형성된 상부케이스와 상기 상부케이스와 결합하여 내부에 공간을 형성하는 하부케이스, 상기 상부·하부케이스 내부에서 수평 왕복운동하는 질량체와 상기 케이스와 상기 질량체의 사이에 결합되며 상기 질량체의 평행운동을 지지하는 스프링을 포함하는 운동부, 상기 질량체에 결합되어 상기 질량체와 같이 수평 왕복운동하는 코일, 상기 상부·하부케이스 내측면에 고정결합되어 상기 코일과 작용하는 마그네트 및 상기 코일에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 수평진동기를 제공한다.
상기 상부케이스는 덮개와 브라켓으로 구성될 수 있다.
상기 상부케이스와 하부케이스의 형상은 'ㄷ'자 형태이며, 상기 상부케이스와 하부케이스에 결합된 마그네트 사이의 인력에 의해 서로 엇갈려 결합될 수 있다.
상기 상부케이스와 하부케이스에는 결합돌기와 결합홈이 형성될 수 있다.
상기 질량체의 정면과 배면에 스프링 연결부가 형성될 수 있다.
상기 질량체에는 가이드 홈이 형성되어 있으며, 상기 가이드 홈에 결합되는 가이드를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드는 상기 질량체의 운동방향과 수평으로 결합될 수 있다.
상기 가이드는 상기 질량체의 운동방향과 수직으로 결합될 수 있으며, 상기 가이드는 바(bar) 또는 구(sphere) 형상일 수 있다.
상기 가이드는 상기 질량체와 일체로 형성될 수 있다.
상기 질량체와 상기 상부·하부케이스 내측면과의 마찰 및 소음을 방지하는 방지부재를 더 포함할 수 있다.
상기 코일은 상기 질량체의 일측면 또는 양측면에 고정부재를 통하여 결합되되 상기 하부케이스의 바닥면과 수평으로 결합되고, 상기 마그네트는 상기 코일과 마주보도록 결합될 수 있다.
상기 마그네트는 상기 상부·하부케이스의 내측면에 결합되고, 상기 코일의 상부와 하부에 한 쌍으로 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 마그네트 중 하나는 자성체일 수 있다.
상기 코일은 상기 질량체의 양측면에 결합되되, 상기 하부케이스의 바닥면과 수직으로 결합되고, 상기 마그네트는 상기 코일과 마주보도록 결합될 수 있다.
상기 코일과 상기 질량체 사이에 결합되어 상기 코일에 의해 발생되는 자기력선을 차단하는 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 플레이트는 자성체일 수 있다.
상기 전원공급부는 외부전원과 연결된 외부전원기판, 상기 질량체에 착설되고 상기 코일과 전기적으로 연결된 코일연결기판, 상기 외부전원기판과 상기 코일연결기판을 전기적으로 연결하는 브러쉬를 포함할 수 있다.
상기 브러쉬는 상기 외부전원기판에 고정되는 평편한 고정부, 상기 고정부의 끝단에서 시작되는 원호 형상의 밴딩부, 상기 밴딩부의 끝단에서 시작되는 직선의 연장부, 복수의 가지가 형성되어 있고 상기 코일연결기판과 접촉하는 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 밴딩부가 형성되는 원호의 원주각은 90˚ 내지 180일 수 있다.
코일을 질량체에 고정시키는 고정부재, 코일 또는 질량체가 상기 상부·하부케이스와 충돌하는 것을 방지하기 위한 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
복수 개의 운동부를 포함하되, 복수 개의 질량체 중 최외각 질량체의 일측에, 코일이 결합될 수 있다.
복수 개의 운동부를 포함하되, 복수 개의 질량체 사이에, 고정부재를 통하여 코일이 결합될 수 있다.
상기 복수 개의 운동부를 개별적으로 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 복수 개의 질량체가 개별적으로 운동할 수 있다.
상기 복수 개의 운동부에 포함되는 스프링들이 일체로 형성될 수 있다.
상기 전원공급부는 스프링과 전기적으로 연결되어 외부전원을 상기 스프링을 통해 코일로 공급하는 스프링연결기판, 상기 질량체에 결합되고 상기 코일과 전기적으로 연결된 코일연결기판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스프링연결기판은 양측이 절곡된 'ㄷ'형태를 가지며 상기 상부·하부케이스 내측면에 결합될 수 있다.
상기 스프링연결기판 및 코일연결기판의 패턴과 접촉이 용이하도록 상기 스프링의 양단이 돌출 형성될 수 있다.
상기 상부케이스에 결합되며 상기 스프링을 지지하는 스프링 지지돌기를 더 포함하고, 상기 스프링 지지돌기는 상기 스프링과 상기 상부케이스를 절연하는 수지로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전원공급부는 외부전원과 연결된 외부전원기판, 상기 질량체에 착설되고 상기 코일과 전기적으로 연결된 코일연결기판, 및 상기 외부전원기판에 일단이 결합되고 상기 코일연결기판에 타단이 결합된 연성스프링을 포함할 수 있다.
상기 외부전원기판에 형성된 두 라인의 패턴은 길이를 달리하며, 상기 두 패턴의 일단은 동일 선상에 위치할 수 있다.
상기 연성스프링은 탄소강으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전원공급부는 외부전원과 연결된 외부전원기판, 상기 질량체에 일부가 고정결합되고, 상기 외부전원기판을 통해 공급되는 외부 전원을 상기 코일에 공급하는 연성회로기판을 포함할 수 있다.
상기 연성회로기판은 패턴의 보호를 위해 양면에 레이어필름이 부착될 수 있다.
또한, 상기 전원공급부는 스프링과 전기적으로 연결되어 외부전원을 상기 스프링을 통해 질량체로 공급하는 스프링연결기판을 포함하며, 상기 질량체와 상기 스프링은 전기적으로 연결되어 있어, 상기 스프링을 통해 공급된 외부전원이 질량체를 통해 코일에 공급될 수 있다.
상기 질량체는 도전체일 수 있다.
상기 스프링연결기판은 연결부와 차단부로 구성되며 상기 상부·하부케이스 내측면에 결합될 수 있다.
상기 코일의 양단은 상기 질량체에 납땜 또는 열융착으로 연결될 수 있다.
본 발명은 운동부의 질량체가 상하 진동이 아닌 수평 진동을 하도록 구성하여 진동기가 장착되는 제품의 슬림화가 가능한 이점이 있다.
또한, 코일을 질량체에 결합시켜 코일이 수평 왕복운동을 하게 함으로써 철손을 제거하여 동력의 손실을 최소화하고 응답성이 개선되는 효과가 있다.
또한, 지지축을 제거하고 스프링만으로 질량체를 지지하고 왕복운동시킴으로써 지지축과 베어링의 생산원가 절감 및 조립·제조 공정을 간단히 하여 생산효율 이 향상되는 효과가 있다.
또한, 가이드 및 방지부재를 구비함으로써 질량체가 원활히 왕복운동을 할 수 있게 하며, 케이스의 마찰소음 및 마찰에 의한 마모를 최소화하는 효과가 있다.
또한, 복수의 운동부와 이를 각각 제어하는 제어부를 이용하여 다양한 진동패턴을 구현할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기의 정면도이며, 도 2는 도 1에서 덮개를 제거한 평면도이며, 도 3은 도 1의 수평진동기의 덮개의 상면 내측을 나타낸 도면이며, 도 4는 브러쉬를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 가이드의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 8은 질량체의 상하측에 코일이 결합된 것을 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 40은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평진동기를 나타낸 도면이다.
도 41 내지 도 42는 종래기술에 따른 진동기를 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수평진동기에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기의 정면도이며, 도 2는 도 1에서 덮개를 제거한 평면도이다.
상부케이스(10)는 하부케이스(20)와 결합하여 내부에 소정의 공간을 형성한다. 상기 상부케이스(10)는 덮개(12)와 브라켓(11)으로 구성된다. 상기 덮개(12)는 직육면체에서 하부와 정면이 개구된 형태이며, 상기 브라켓(11)은 상기 덮개의 개구된 정면에 결합된다.
상기 브라켓(11)의 내측면과 상기 덮개(12)의 배면 내측에는 스프링(32)이 결합되는 스프링 연결부(10a)가 형성되어 있다. 상기 스프링 연결부(10a)는 돌기 또는 홈일 수 있다. 상기 상부케이스(10)가 브라켓(11)과 덮개(12)로 구성됨으로써 질량체(31) 및 스프링(32)을 상부케이스에 결합할 때 조립이 용이한 이점이 있다.
상기 상부케이스(10)의 각 면과 하부케이스(20)의 각 면은 사각형으로 형성되는 것이 바람직하며, 두 케이스(10)(20)가 결합하여 내부에 공간을 갖는 직육면체를 형성한다.
수평 진동기의 케이스가 코인 타입 또는 바 타입의 진동기와 같이 실린더 형상일 경우 질량체의 좌우측에 결합되는 스프링에 의해 균형을 잡기가 곤란하다. 더불어 케이스가 직육면체 형상인 경우, 내부 구성의 배치가 간단하고 진동기의 슬림화가 가능한 이점이 있다.
상기 상부케이스(10)를 구성하는 상기 브라켓(11)과 덮개(12)는 일체로 구성될 수 있다.
도 23을 참조하면, 상기 상부케이스(10)와 하부케이스(20)의 형상은 'ㄷ'자 형태일 수 있다. 상기 상부케이스(10)와 하부케이스(20)에 내측면에는 마그네트(50)가 각각 고정결합되어 있다. 상기 마그네트(50)가 서로 마주보고 배치되어 있어 두 마그네트(50) 사이에는 인력이 작용하고 상기 인력에 의해 서로 엇갈려 결합될 수 있다. 상기 상부·하부케이스(10)(20)가 결합시 서로 어긋나지 않도록 상기 상부케이스(10)와 하부케이스(20)에는 결합돌기(10c)(20c)와 결합홈(10d)(20d)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
마그네트(50)의 인력에 의해 상부·하부케이스(10)(20)가 상호 결합하므로 조립이 간단하고, 별도의 나사결합을 하지 않아도 되므로 제작공정을 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.
운동부(30)는 질량체(31)와 스프링(32)으로 구성된다.
질량체(31)는 코일(40)과 마그네트(50)의 전자기적 작용으로 인해 케이스(10)(20) 내부에서 수평 왕복운동을 한다. 상기 질량체(31)의 재질은 텅스텐인 것이 바람직하다. 텅스텐은 일반적인 다른 물질에 비해 밀도가 높아 관성질량이 높다. 따라서, 다른 물질에 비해 큰 진동량을 얻을 수 있다.
상기 질량체(31)의 정면과 배면에는 상기 스프링(32)의 일단이 결합된다. 상기 스프링(32)은 상기 질량체(31)에 접착제 등을 이용하여 결합될 수 있으며, 바람직하게는 상기 질량체(31)의 정면과 배면에는 상기 스프링(32)이 고정결합되도록 스프링 연결부(31a)가 형성되어 있으며, 상기 스프링(32)은 상기 스프링 연결부(31a)에 결합되는 것이 제품의 신뢰성 확보를 위해 바람직하다. 상기 스프링 연결부(31a)는 돌기 또는 홈일 수 있다. 상기 질량체(31)는 제한된 공간속에서 최대의 관성질량을 갖기 위해 'I'자 단면을 가진다. 상기 질량체(31)의 단면은 사각형을 포함한 다각형 등 다양하게 변형될 수 있음을 물론이다.
상기 질량체(31)의 측면에는 가이드 홈이 형성되며 상기 가이드 홈에는 가이드(33)가 결합된다. 상기 가이드(33)는 상기 질량체(31)와 상기 케이스(10)(20) 사이에 일정 간격을 유지시켜 상기 질량체(31)의 왕복운동을 원활하게 하며, 낙하 충격 등의 외부충격에 의해 상기 질량체(31)가 케이스(10)(20)와 부딪히는 것을 방지한다.
상기 가이드(33)는 바(bar) 형태로서 질량체(31)의 운동방향과 수평으로 결합되며 질량체(31)의 측면 중심을 따라 결합되는 것이 바람직하다.
도 5와 도 6을 참조하면, 가이드(33)는 상기 질량체(31)의 운동방향과 수직으로 결합될 수 있다. 이 경우에는 상기 가이드(33)는 질량체(31)의 양 측면 중앙에 하부케이스(20)의 바닥면과 수직으로 결합되는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 상기 가이드(33)는 구(sphere) 형태일 수 있으며, 이 경우 상기 가이드(33)는 질량체(31)의 측면 모서리 상하에 결합될 수 있다.
상기 질량체(31)의 왕복운동을 방해하지 않도록 상기 가이드(33)는 상기 케이스(10)(20)와 소정의 간격을 유지하는 것이 바람직하다.
상기 가이드(33)는, 상기 가이드 홈을 별도로 형성하여 결합하는 형태가 아닌 상기 질량체(31)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 가이드(33)는 상기 질량체(31)에 돌기 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드(33)는 질량체(31)의 상하면에도 형성될 수 있으며, 하나의 질량체(31)에 복수의 가이드가 형성될 수 있음은 물론이다.
종래에는 지지축을 이용하여 질량체를 지지하고 왕복운동을 유도하였으나, 본 발명은 지지축을 제거하고 스프링만으로 질량체를 지지하고 왕복운동시킴으로써 지지축과 베어링의 생산원가 절감 및 조립·제조 공정을 간단히 하여 생산효율 이 향상되는 효과가 있다. 또한, 질량체의 두께가 매우 얇은 경우 지지축을 삽입할 수 있는 공간의 제약이 있는데 이러한 제약을 극복할 수 있다. 더불어, 지지축이 삽입되기 위해서 홀(hole)과 같은 지지축 삽입 공간을 마련해야하며 이러한 공간의 형성으로 인해 질량체의 관성질량이 줄어들어 진동량이 감소하는 단점을 극복할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기는 종래의 진동기에 비해 잔진동이 획기적으로 감소하였으며 이로 인해 매우 빠른 응답성을 가진다.
다음의 참고도 1은 특허공개공보 제10-2005-0083528호에 개시된 진동기의 잔진동을 나타낸 그래프이며, 참고도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기의 잔진동을 나타낸 그래프이다.
[참고도 1]
Figure PCTKR2009004601-appb-I000001
[참고도 2]
Figure PCTKR2009004601-appb-I000002
상기 참고도 1을 살펴 보면, 종래의 진동기는 전원이 차단된 후 잔진동이 약 500㎳ 동안 지속되는 것에 비해, 참고도 2에 나타난 본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기의 잔진동은 약 60 내지 70 ㎳ 만에 잔진동이 모두 소멸된다.
본 발명의 이러한 효과는 전원이 차단된 후 질량체에 형성된 가이드가 방지부재와 접촉하면서 발생하는 마찰력이 질량체의 빠른 제동을 도와주기 때문이다. 좀 더 구체적으로, 전원이 공급된 상태에서는 마그네트와 질량체에 부착된 코일 사이에 작용하는 전자기력에 의해 질량체가 방지부재와 거의 접촉하지 않고 왕복운동을 한다. 그러나, 코일에 공급되는 전원이 차단되면 질량체는 중력에 의해 쳐지게 되고, 질량체에 형성된 가이드가 방지부재와 마찰을 일으키며 왕복운동을 하게 되므로 이러한 마찰력에 의해 질량체의 왕복운동이 빨리 감쇄되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기는 종래 진동기보다 잔진동이 크게 감소하였으므로 입력에 따른 응답성이 매우 높다. 햅틱형 휴대폰에서 종래 진동기는 첫 입력에 의한 진동이 빨리 소멸되지 않아 다음 입력에 의한 진동과 중첩 또는 간섭이 생기는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기는 첫 입력에 의해 발생된 진동이 빨리 소멸되므로 다음 입력에 의한 진동이 첫 입력에 의한 진동에 영향을 받지 않으므로 보다 선명한 터치감을 사용자에게 제공할 수 있다.
스프링(32)은 상기 질량체(31)의 정면과 배면에 각각 결합된다. 즉, 한 쌍의 스프링(32)은 상기 브라켓(11)과 상기 질량체(31) 사이, 상기 덮개(12)의 배면과 상기 질량체(31) 사이에 결합된다. 상기 스프링(32)은 상기 질량체(31)가 케이스(10)(20) 내부의 중앙에 위치하도록 고정해주는 역할을 하며 상기 질량체(31)에 탄성력을 가하여 왕복운동이 가능하게 한다. 상기 스프링(32)은 판 스프링 또는 헬리컬 스프링일 수 있으며, 바람직하게는 실린더형 또는 원뿔형의 헬리컬 스프링이다.
방지부재(70)는 상기 가이드(33) 및 질량체(31)가 외부충격 등에 의해 상기 케이스(10)(20) 내측면에 부딪히는 경우에 발생하는 마찰소음과 마찰에 의한 마모를 방지한다. 상기 방지부재(70)는 상기 상부케이스(10) 및 하부케이스(20)의 내측면에 부착된다. 상기 방지부재(70)는 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다.
상기 방지부재(70)는 얇은 피막층으로 윤활유 또는 불소수지 코팅으로 형성될 수 있다. 또는, 폴리이미드 계열의 불소수지 테잎을 이용하여 형성할 수 있다. 또는, 피막층을 형성한 후 오일(oil)이나 그리스(grease)를 도포하는 방법을 이용할 수 있다.
댐퍼(80)는 외부충격 등에 의해 상기 질량체(31)가 상기 케이스(10)(20)와 충돌하는 것을 방지하기 위한 부재이다. 상기 댐퍼(80)는 상기 덮개(12)의 배면 내측면과 상기 브라켓(11)의 내측면에 결합된다.
후술할 복수 개의 운동부를 가진 수평진동기에서는, 고정부재(고정부재를 통해 코일이 결합되는 경우) 또는 코일(접착제를 이용하여 코일이 결합되는 경우)과 대응되는 위치에 상기 댐퍼(80)가 결합되어, 고정부재 또는 코일이 케이스와 충돌하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
코일(40)은 외부전원으로부터 전원을 공급받아 전류가 흐르는 부재로, 마그네트(50)에 의해 발생된 자기장에서 교번 전류가 흐름으로써 로렌츠의 공식에 의해 왕복운동을 한다.
상기 코일(40)은 상기 질량체(31)의 상측에 결합할 수 있다.
마그네트(50)는 자기장을 발생시키며, 상기 코일(40)과 전자기적 작용을 하여 상기 코일(40)을 운동시킨다. 상기 마그네트(50)는 상기 코일(40)과 마주보도록 배치되며 상기 상부케이스(10)의 내부 상면에 고정결합된다.
코일 및 마그네트의 개수에 따라 자기장의 세기와 질량체에 작용하는 힘이 달라진다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이 코일(40)은 질량체(31)의 상하 양측에 2개가 결합할 수 있으며, 상기 코일(40)과 마주보는 마그네트(50)도 2개로 구성될 수 있다.
종래의 수평 선형 진동기는 코일이 케이스 내측에 고정되고 마그네트가 운동부에 결합되어 왕복운동을 하는 구조로서, 마그네트가 수평 왕복운동을 하면서 진동기 내외부로 시변 자기장(time-varying magnetic field)을 형성하고 상기 시변 자기장에 놓인 케이스, 질량체 등 자성체에 철손을 발생시킨다. 이러한 철손으로 인해 동력의 손실이 발생함을 물론이며 진동기의 빠른 응답성을 구현하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따를 경우, 코일(40)이 질량체(31)에 부착되고 마그네트(50)가 케이스(10)(20) 내부에 고정되어 있는 구조로서, 질량체(31)와 결합된 코일(40)이 수평 왕복운동을 하여 케이스(10)(20) 및 질량체(31)에 발생하는 철손을 최소화할 수 있다. 철손은 최대자속밀도에 비례하는데, 전류가 흐르는 코일에 의해 발생하는 자속밀도는 마그네트(50)가 발생시키는 자속밀도에 비해 매우 작아 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 진동기는 철손에 의한 동력 손실과 철손을 최소화할 수 있으며, 진동기의 빠른 응답성을 구현할 수 있는 이점이 있다.
전원공급부는 코일에 전원을 공급하는 구성으로서, 코일이 케이스에 고정결합되어 있는 구조와 달리 본 발명과 같이 코일이 질량체에 결합되어 코일이 질량체와 같이 수평 왕복운동을 하는 진동기는 전원공급부가 별도로 필요하다.
도 3은 외부전원기판(61)을 나타내기 위한 도면으로 상기 상부케이스(10)의 덮개(12)의 배면도이며, 도 4는 브러쉬(63)를 나타낸 도면이다.
전원공급부(60)는 외부전원과 연결된 외부전원기판(61), 코일연결기판(62), 브러쉬(63)로 구성된다.
외부전원기판(61)은 외부전원의 양극에 연결되는 두 라인의 패턴(61a)이 형성되어 있으며, 상부케이스(10)의 상면 내측면에 고정되어 결합된다.
코일연결기판(62)은 두 라인의 패턴(62a)이 형성되어 있는 기판이며, 상기 질량체(31)의 상측에 고정결합되어 있다. 상기 패턴(62a)의 일단은 상기 코일(40)의 양단과 전기적으로 연결되어 있다. 상기 코일(40)의 양단은 납땜 또는 열융착으로 상기 패턴(62a)에 결합될 수 있다.
상기 브러쉬(63)는 상기 외부전원기판(61)과 상기 코일연결기판(62)을 전기적으로 연결해 주는 역할을 한다. 상기 브러쉬(63)는 상기 질량체(31)가 수평 왕복운동을 할 경우 외부전원기판(61)에 형성된 두 라인의 패턴(61a)과 미끄럼 접촉을 통해 상기 코일(40)에 지속적으로 전원을 공급하는 것이 가능하다. 상기 브러쉬(63)는 코일연결기판(62) 또는 외부전원기판(61) 중 하나에 결합되어 고정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 브러쉬(63)는 고정부(63a), 밴딩부(63b), 연장부(63c), 접촉부(63d)로 구성된다. 상기 고정부(63a)는 평편한 형태로 상기 외부전원기판(61)의 패턴(61a)에 전기적으로 연결된다. 상기 밴딩부(63b)는 상기 고정부(63a)의 끝단에서 시작되며 원호 형상을 갖는다. 상기 원호의 원주각(θ)은 90° 내지 180°이며, 바람직하게는 135° 내외이다. 상기 연장부(63c)는 상기 밴딩부(63b)의 끝단에서 시작되며 상방으로 소정의 각도를 가지는 직선 형태이다. 상기 접촉부(63d)는 복수의 가지가 형성되어 있고 상기 코일연결기판(62)의 패턴(62a)과 전기적으로 연결된다.
휴대폰이 슬림한 디자인을 따르고 있어 휴대폰에 장착되는 진동기의 두께도 작아져야 한다. 상기 브러쉬(63)는 고정부(63a)에서 시작되는 원호 형상의 밴딩부(63b)를 형성하고 상기 밴딩부(63b)의 원주각(θ)을 조절함으로써 브러쉬의 전체 높이와 브러쉬의 탄성력을 조절할 수 있다. 더불어 밴딩부(63b)의 원주각(θ)을 90° 내지 180°로 형성하여 브러쉬의 탄성력은 유지하면서 전체 높이를 낮출 수 있어 박형의 진동기를 제조할 수 있는 이점이 있다.
상기 외부전원기판(61)과 코일연결기판(62)은 하드기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
사용환경에 따라 상기 전원공급부(60)의 외부전원기판(61)은 상기 하부케이스(20)의 바닥면에 결합될 수 있음은 물론이며, 이에 따라 상기 코일연결기판(62)은 상기 질량체(31)의 하측에 결합될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 먼저 이하 실시예에서는 코일연결기판(62)이 질량체(31)의 하측에 결합된 형태임을 밝혀두며 전원공급부(60)및 중복되는 구성 및 작용에 대해서 별도의 설명은 생략한다.
도 9와 도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수평진동기를 나타낸 도면으로, 도 9는 평면도, 도 10은 A-A'의 단면도이다.
상기 코일(40)은 고정부재(110)를 통하여 상기 질량체(31)의 좌우 양측면에 결합되며, 하부케이스(20)의 바닥면과 수평으로 결합될 수 있다. 상기 고정부재(110)는 상기 코일(40)을 상기 질량체(31)에 고정시키는 역할을 하며, 상기 코일(40)은 내부에 코일을 수용할 수 있는 공간이 형성된 평판형의 고정부재(110)를 통해 상기 질량체(31)에 결합된다. 도 11을 참조하면 상기 코일(40)은 접착제로 구성된 고정부재(110')를 통해 상기 질량체(31)에 결합될 수도 있다.
상기 코일(40)의 상하에 배치되는 한 쌍의 마그네트(50) 중 하나는 자성체(51)로 대체될 수 있다. 도 12를 참조하면, 상기 코일(40)의 상측에 위치하는 모든 마그네트가 자성체(51)로 대체될 수도 있으며, 상기 질량체(31)의 일측에 결합된 코일(40)의 하측 마그네트, 타측에 결합된 코일의 상측 마그네트가 자성체(51)로 대체될 수 있다. 상기 자성체(51)는 강자성체인 것이 바람직하며, 상기 자성체(51)를 이루는 물질로는 철, 아몰퍼스, 페라이트 등이 될 수 있으며, 바람직하게는 철이 이상적이다.
코일의 상하측에 한 쌍의 마그네트를 배치하는 경우 자기력선의 밀도가 높고 강한 자기장이 형성된다. 한 쌍의 마그네트 중 하나를 자성체로 대체하면 자기회로는 여전히 형성되면서 자기장의 세기는 감소한다. 따라서, 제품의 사용환경에 따라 한 쌍의 마그네트를 자성체로 대체하면 자기장의 세기를 조절할 수 있고, 하나의 마그네트 비용만큼을 절감할 수 있어 제품 원가 절감의 효과가 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따를 경우 상기 코일과 상기 마그네트는 바닥면과 수직으로 배치될 수 있다. 도 13과 도 14를 참조하면, 상기 코일(40)은 상기 마그네트(50)의 좌우 측면에 결합되며, 상기 질량체(31)의 운동방향과 상기 마그네트(50)에 착자된 자계의 방향이 수직이 된다.
이 경우 상기 질량체(31)와 상기 코일(40) 사이에는 플레이트(210)가 결합되는 것이 바람직하다.
상기 플레이트(210)는 자성체 중 강자성체인 것이 바람직하며, 재질은 철 또는 페라이트가 될 수 있다. 상기 플레이트(210)는 상기 코일(40)의 배면에 결합되어 상기 코일(40)과 상기 마그네트(50)가 형성하는 자기회로의 효율을 극대화한다.
도 15를 참조하면 상기 플레이트(210)는 각각이 절연된 복수 개의 코어(210a)가 적층된 구조((a),(b)) 또는 복수 개의 절곡부(210b)가 형성된 구조((c),(d))일 수 있다.
상기 코일(40)과 플레이트(210)가 수평 왕복운동을 하게 되면 상기 마그네트(50)의 자기장에 의해 상기 플레이트(210)에는 와전류(eddy current)가 발생하게 되는데, 상기 플레이트(210)가 도 15에 도시된 (a) 내지 (d)와 같은 구조를 가질 경우 와전류 발생에 의한 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기는 제작 환경에 따라 운동부와 코일의 개수를 다르게 구성함으로써 다양한 변형이 가능하다.
도 16을 참조하면, 이동통신 단말기에서 수평진동기를 장착할 공간이 협소할 경우 질량체(31)의 일측에만 코일(40)을 부착할 수 있다.
또한, 복수 개의 운동부(30)를 구비하여 다양한 진동모드를 발생시킬 수 있다.
도 17과 도 18을 참조하면, 복수 개의 운동부(30)를 구비하고 질량체(31)의 일측에만 코일(40)이 부착될 수 있다. 상기 복수 개의 질량체(31)는 각각 상호 간섭없이 별개로 운동할 수 있다. 이 경우 복수의 운동부(30)를 각각 별도로 제어하는 제어부(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 상기 제어부는 각 운동부(30)의 진동특성(진폭, 주파수 등)을 개별적으로 제어함으로써 다양한 진동모드를 발생시킬 수 있다. 즉, 이동통신 단말기의 수신모드, 터치모드 또는 게임모드 등에서 각각 다른 진동모드를 발생시킬 수 있다.
또는, 도 19와 도 20을 참조하면, 2개의 운동부(30)를 구비하되, 2개의 질량체(31) 사이에 고정부재(110)를 통해 코일(40)이 결합될 수 있다. 도 21은 본 실시예에 따른 수평진동기의 분해사시도이다.
도 9 내지 도 21에 도시된 수평진동기는 질량체의 하측에 코일연결기판이 결합되고 외부전원기판이 하부케이스의 바닥면에 결합된 형태이다.
도 22를 참조하면, 상기 도 18과 도 20에 도시된 복수 개의 운동부(30)를 가진 수평진동기에서 복수 개의 스프링은 일체형으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기의 전원공급부는 다양한 형태로 개시될 수 있다. 이하에서는 2개의 운동부를 구비하고 2개의 질량체 사이에 고정부재를 통해 코일이 결합된 수평진동기(도 21 참조)에 전원공급부가 결합된 다양한 실시예를 설명한다. 이하 전원공급부는 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수평진동기에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 24는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수평진동기의 평면도이며, 도 25는 도 24의 A-A' 단면도이며, 도 26은 분해사시도, 도 27은 스프링연결기판을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기의 전원공급부(500)는 스프링연결기판(510)과 코일연결기판(520)으로 구성된다.
도 26과 도 27을 참조하면, 스프링연결기판(510)은 평판부(512)와 상기 평판부(512)와 90°각도를 이루며 절곡된 절곡부(513)로 구성된 회로기판으로, 두 라인의 패턴(511)이 형성되어 있다. 상기 브라켓(11)의 내측면과 덮개(12)의 배면 내측에는 상기 절곡부(513)가 결합되고 상기 하부케이스(20)의 내측면에는 상기 평판부(512)가 결합되어, 상기 상부·하부케이스(10)(20)의 내측면을 따라 'ㄷ'자 형태로 설치된다. 상기 절곡부(513)에는 스프링 지지돌기(530)가 삽입되는 구멍이 형성되어 있다. 상기 절곡부(513)에 형성된 패턴의 일단(511b)은 상기 스프링(32)의 일단과 전기적으로 연결되고, 상기 평판부(512)에 형성된 타단(511a)은 외부전원과 연결된다. 상기 스프링(32)은 전기가 잘 통하는 도전체임은 물론이다.
도 24와 도 25를 참조하면, 코일연결기판(520)은 상기 코일(40)과 상기 스프링(32)을 전기적으로 연결한다. 상기 코일연결기판(520)에는 두 라인의 패턴(521)이 형성되어 있으며, 상기 질량체(31)의 상부에 착설된다. 상기 각 패턴(521)의 일단은 상기 코일(40)의 일단과 연결되어 있으며, 타단은 상기 스프링(32)의 일단에 연결된다. 상기 코일(40)의 일단은 상기 패턴(521)에 납땜 또는 열융착하여 연결할 수 있다. 상기 코일연결기판(520)의 설치공간을 확보하기 위해 상기 질량체(31)의 상부는 'L'자 형태로 단차져 있는 것이 바람직하다.
도 28을 참조하면, 상기 스프링(32)은 스프링연결기판(510) 및 코일연결기판(520)의 패턴(511)(521)과 접촉을 용이하게 하기 위해, 상기 스프링(32)의 양단 중 덮개(12) 측에 결합되는 일단(32b)은 덮개(12) 측면과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되며, 타단(32a)은 상기 질량체(31)의 길이방향으로 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다.
더불어 스프링(32)과 질량체(31), 스프링(32)과 상부케이스(10)가 접촉하는 부분은 절연되도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기 스프링(32)을 지지하기 위해서상기 상부케이스(10)의 정면과 배면에는 스프링 지지돌기(530)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 스프링 지지돌기(530)를 통해 스프링(32)과 상부케이스(10)가 통전되는 것을 막기 위해 상기 스프링 지지돌기(530)는 절연물질인 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 스프링(32)과 상기 상부케이스(10) 사이에는 상기 스프링연결기판(510)이 존재하므로 스프링(32)과 상부케이스(10)는 절연된다. 더불어, 스프링(32)이 질량체(31)와 절연되도록 하기 위해, 상기 스프링(32)이 고정되는 질량체(31) 일부에 절연코팅을 하거나 수지와셔, 절연테이프 등 절연부재를 이용하는 것이 바람직하다. 더불어, 스프링(32)이 외부충격 등에 의해 불규칙적인 진동을 하게 되면 스프링(32)이 상부·하부케이스(10)(20)에 접촉될 가능성이 있으므로 상부·하부케이스(10)(20)의 내측에도 절연코팅을 하여 쇼트가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전원공급부(500)는 코일연결기판(520)을 구비하는 것이 바람직하나, 상기 코일연결기판(520)를 통하지 않고 상기 코일(40)의 일단이 직접 스프링(32)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기의 전원공급부(600)는 외부전원기판(610), 코일연결기판(620) 및 연성스프링(630)으로 구성된다.
도 29는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수평진동기의 평면도이며, 도 30은 도 29의 A-A' 단면도이며, 도 31은 외부전원기판(610)을 나타낸 도면이다.
상기 외부전원기판(610)은 평판형으로 상기 덮개(12)의 상부면 내측에 고정결합되어 있다. 도 31을 참조하면, 상기 외부전원기판(610)은 두 라인의 패턴(611)(612)이 형성되어 있으며, 두 패턴의 일단(611a)(612a)은 외부전원의 양극과 연결된다. 상기 두 패턴 중 하나의 패턴(612)은 타 패턴(611)보다 길게 형성되어 있으며, 긴 패턴(612)의 일측은 휘어져 있다. 따라서, 연성스프링(630)과 연결되는 두 패턴의 타단(611b)(612b)이 동일선상에 위치한다. 따라서, 연성스프링(630)이 질량체(31)의 이동방향과 평행하게 결합될 수 있다.
상기 코일연결기판(620)을 통해 상기 코일(40)과 상기 연성스프링(630)은 전기적으로 연결된다. 상기 코일연결기판(620)에는 두 라인의 패턴(621)이 형성되어 있으며, 각 패턴(621)의 일단은 상기 코일(40)의 일단과 전기적으로 연결되어 있으며, 타단은 상기 연성스프링(630)과 연결되어 있다.
상기 연성스프링(630)의 일단은 상기 코일연결기판(620)의 패턴(621)에 연결되며, 타단은 상기 외부전원기판(610)의 패턴(611)(612)에 연결된다. 상기 연성스프링이 도전체임은 물론이며, 질량체(31)의 반복적인 왕복운동에도 연성스프링(630)이 끊어지거나 파손이 생기지 않도록 하기 위해 상기 연성스프링(630)의 재질은 탄소강인 것이 바람직하다.
도 32를 참조하면, 상기 질량체(31)가 수평 왕복운동을 하는 경우 좌우측 연성스프링(630)이 인장과 압축을 하여 코일연결기판(620)과 외부전원기판(610) 사이의 전원이 끊이지 않고 통전될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수평진동기의 전원공급부(700)는 외부전원기판(710)과 연성회로기판(720)으로 구성된다.
도 33은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수평진동기의 평면도이며, 도 34는 도 33의 A-A' 단면도이며, 도 35는 외부전원기판(710)과 연성회로기판(720)이 결합상태를 나타낸 도면이다.
상기 외부전원기판(700)은 평판형으로 상기 덮개(12)의 상부면 내측에 고정결합되며, 두 라인의 패턴이 형성되어 있다.
상기 연성회로기판은(720)은 플렉서블(flexible)한 기판으로 상기 외부전원기판(710)과 질량체(31) 사이에 'U'자 형태로 휘어져 설치된다. 상기 연성회로기판(720)에는 상기 질량체(31)의 길이방향으로 두 라인의 패턴이 형성되어 있으며, 상기 각 패턴의 일단은 상기 코일(40)의 양단과 연결되어 있으며, 타단은 상기 외부전원기판(710)에 형성된 패턴의 일단과 연결되어 있다. 상기 연성회로기판(720)의 일측의 일부(a)는 상기 질량체(31)의 상부에 고정결합되며, 타측의 일부(b)는 상기 외부전원기판(710)과 고정결합되어 있어 질량체(31)의 반복적인 왕복운동에도 질량체(31)와 외부전원기판(710)으로부터 분리되지 않는다. 상기 연성회로기판(720)은 패턴의 보호를 위해 양면에 레이어필름이 부착되는 것이 바람직하다.
도 36은 상기 전원공급부(700)를 포함하는 수평진동기의 동작상태를 도시한 것으로, 상기 질량체(31)가 수평으로 왕복운동을 하더라도 상기 연성회로기판(720)은 'U'자 형태를 이루면서 상기 외부전원기판(710)과 상기 코일 사이의 전원이 끊이지 않고 통전되도록 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수평진동기의 전원공급부(800)는 스프링연결기판(810)으로 구성된다.
도 37은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수평진동기의 평면도이며, 도 38은 도 37의 A-A' 단면도이며, 도 39는 스프링연결기판(810)을 나타낸 도면이다.
이하에서는 절연구조 등을 포함하여 상술한 전원공급부(500)와 동일한 구성 및 작용에 대해서는 설명을 생략한다. 상기 전원공급부(800)와 상술한 전원공급부(500) 사이의 차이점은 코일연결기판(510)을 사용하지 않고 스프링(32)과 질량체(31)를 통해 코일(40)에 외부전원을 공급하는 것이다.
도 37과 도 38을 을 참조하면, 스프링연결기판(810)은 연결부(811)와 차단부(812)로 이루어진 회로기판으로, 연결부(811)에는 두 라인의 패턴이 형성되어 있다. 상기 연결부(811)에 형성된 패턴의 일단은 외부전원과 전기적으로 연결되어 있으며 타단은 스프링(32)과 전기적으로 연결되어 있다. 상기 차단부(812)는 외부전원과 연결되어 있지 않으며 스프링(32)과 상부케이스(10) 사이에 전기가 흐르지 않도록 차단하는 역할을 한다. 상기 연결부(811)와 차단부(812)에는 스프링 지지돌기(530)가 삽입되는 구멍이 형성되어 있다. 상기 스프링연결기판(810)의 연결부(811)와 차단부(812)는 분리되어 형성될 수 있음은 물론이다.
코일(40)의 양단 중 일단은 좌측 질량체에 전기적으로 연결되어 있으며, 타단은 우측 질량체에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 코일(40)의 양단은 상기 질량체(31)에 납땜 또는 열융착으로 연결할 수 있다.
도 40을 참조하면, 스프링(32)의 일단은 상기 연결부(811)에 형성된 패턴과 접촉이 용이하도록 돌출되어 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수평진동기의 전원공급부(800)의 작동원리는 스프링연결기판(810)의 연결부(811)를 통해 외부전원이 공급되고 도전체인 스프링(32)과 질량체(31)를 통해 코일(40)에 외부전원이 공급되는 구조이다.
따라서, 상기 질량체(31)를 통해 코일(40)에 전원이 공급되므로 상기 질량체(31)가 도전체임을 물론이며, 바람직하게는 상기 질량체(31)는 텅스텐일 수 있다.
또는, 아연, 니켈 또는 주석 등의 금속성 재질을 사용하여 상기 질량체(31)의 표면 일부를 코팅하여 질량체를 통해 전기가 흐르도록 할 수 있다.
상기에서는 코일(40)의 양측에 질량체(31)가 결합된 구조의 수평진동기에 전원공급부(800)가 적용된 실시예를 설명하고 있으나, 질량체가 하나인 수평진동기에서도 질량체를 양분하고 양분된 질량체를 절연시킨 구조를 취함으로써 상기 전원공급부(800)가 적용할 수 있음은 물론이다.
상기 스프링연결기판(510)(810), 외부전원기판(610)(710), 코일연결기판(520)(620)은 하드기판 또는 플렉서블(flexible)한 기판일 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (39)

  1. 내측면에 스프링 연결부(10a)가 형성된 상부케이스(10)와 상기 상부케이스(10)와 결합하여 내부에 공간을 형성하는 하부케이스(20);
    상기 상부·하부케이스(10)(20) 내부에서 수평 왕복운동하는 질량체(31)와
    상기 상부·하부케이스(10)(20)와 상기 질량체(31)의 사이에 결합되며 상기 질량체(31)의 평행운동을 지지하는 스프링(32)을 포함하는 운동부(30);
    상기 질량체(31)에 결합되어 상기 질량체(31)와 같이 수평 왕복운동하는 코일(40);
    상기 상부·하부케이스(10)(20) 내측면에 고정결합되어 상기 코일(40)과 작용하는 마그네트(50); 및
    상기 코일(40)에 전원을 공급하는 전원공급부(60)(500)(600)(700)(800);를 포함하는 수평진동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부케이스(10)는 덮개(12)와 브라켓(11)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부케이스(10)와 하부케이스(20)의 형상은 'ㄷ'자 형태이며, 상기 상부케이스(10)와 하부케이스(20)에 결합된 마그네트(50) 사이의 인력에 의해 서로 엇갈려 결합되는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부케이스(10)와 하부케이스(20)에는 결합돌기(10c)(20c)와 결합홈(10d)(20d)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 질량체(31)의 정면과 배면에 스프링 연결부(31a)가 형성된 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 질량체(31)에는 가이드 홈이 형성되어 있으며, 상기 가이드 홈에 결합되는 가이드(33)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 질량체(31)에 돌기 형태의 가이드(33)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 가이드(33)는 상기 질량체(31)의 운동방향과 수평으로 결합된 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 가이드(33)는 상기 질량체(31)의 운동방향과 수직으로 결합된 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 가이드(33)는 바(bar) 형상인 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 가이드(33)는 구(sphere) 형상인 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 질량체(31)와 상기 상부·하부케이스(10)(20) 내측면과의 마찰 및 소음을 방지하는 방지부재(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 코일(40)은 상기 질량체(31)의 일측면 또는 양측면에 고정부재(110)(110')를 통하여 결합되되 상기 하부케이스(20)의 바닥면과 수평으로 결합되고,
    상기 마그네트(50)는 상기 코일(40)과 마주보도록 결합되는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 마그네트(50)는 상기 상부·하부케이스(10)(20)의 내측면에 결합되고, 상기 코일(40)의 상부와 하부에 한 쌍으로 배치되는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 한 쌍의 마그네트(50) 중 하나는 자성체(51)인 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 코일(40)은 상기 질량체(31)의 양측면에 결합되되, 상기 하부케이스(20)의 바닥면과 수직으로 결합되고,
    상기 마그네트(50)는 상기 코일(40)과 마주보도록 결합되는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 코일(40)과 상기 질량체(31) 사이에 결합되어 상기 코일(40)에 의해 발생되는 자기력선을 차단하는 플레이트(210)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 플레이트(210)는 자성체인 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부(60)는
    외부전원과 연결된 외부전원기판(61);
    상기 질량체(31)에 착설되고 상기 코일(40)과 전기적으로 연결된 코일연결기판(62);
    상기 외부전원기판(61)과 상기 코일연결기판(62)을 전기적으로 연결하는 브러쉬(63);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 브러쉬(63)는 상기 외부전원기판(61)에 고정되는 평편한 고정부(63a);
    상기 고정부(63a)의 끝단에서 시작되는 원호 형상의 밴딩부(63b);
    상기 밴딩부(63b)의 끝단에서 시작되는 직선의 연장부(63c);
    복수의 가지가 형성되어 있고 상기 코일연결기판(62)과 접촉하는 접촉부(63d);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 밴딩부(63b)가 형성하는 원호의 원주각(θ)은 90° 내지 180°인 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  22. 제1항에 있어서,
    코일(40)을 질량체(31)에 고정시키는 고정부재(110), 코일(40) 또는 질량체(31)가 상기 케이스(10)(20)와 충돌하는 것을 방지하기 위한 댐퍼(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  23. 제13항 또는 제16항에 있어서,
    복수 개의 운동부(30)를 포함하되,
    복수 개의 질량체(31) 중 최외각 질량체(31)의 일측에, 코일(40)이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  24. 제13항에 있어서,
    복수 개의 운동부(30)를 포함하되,
    복수 개의 질량체(31) 사이에, 고정부재(110)(110')를 통하여 코일(40)이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  25. 제23항에 있어서
    상기 복수 개의 운동부(30)를 개별적으로 제어하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 제어부에 의해 상기 복수 개의 질량체(31)가 개별적으로 운동하는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 복수 개의 운동부(30)에 포함되는 스프링들이 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부(500)는
    스프링(32)과 전기적으로 연결되어 외부전원을 상기 스프링(32)을 통해 코일(40)로 공급하는 스프링연결기판(510);
    상기 질량체(31)에 결합되고 상기 코일(40)과 전기적으로 연결된 코일연결기판(520);을 포함하는 수평진동기.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 스프링연결기판(510)은 양측이 절곡된 'ㄷ'형태를 가지며 상기 상부·하부케이스(10)(20) 내측면에 결합된 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 스프링연결기판(510) 및 코일연결기판(520)의 패턴(511)(521)과 접촉이 용이하도록 상기 스프링(32)의 양단(32a)(32b)이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 상부케이스(10)에 결합되며 상기 스프링(32)을 지지하는 스프링 지지돌기(530)를 더 포함하고, 상기 스프링 지지돌기(530)는 상기 스프링(32)과 상기 상부케이스(10)를 절연하는 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부(600)는
    외부전원과 연결된 외부전원기판(610);
    상기 질량체(31)에 착설되고 상기 코일(40)과 전기적으로 연결된 코일연결기판(620); 및
    상기 외부전원기판(610)에 일단이 결합되고 상기 코일연결기판(620)에 타단이 결합된 연성스프링(630);을 포함하는 수평진동기.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 외부전원기판(610)에 형성된 두 라인의 패턴(611)(612)은 길이를 달리하며, 상기 두 패턴(611)(612)의 일단(611b)(612b)은 동일 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 연성스프링(630)은 탄소강으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  34. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부(700)는
    외부전원과 연결된 외부전원기판(710);
    상기 질량체(31)에 일부가 고정결합되고, 상기 외부전원기판(710)을 통해 공급되는 외부 전원을 상기 코일(40)에 공급하는 연성회로기판(720);을 포함하는 수평진동기.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 연성회로기판(720)은 패턴의 보호를 위해 양면에 레이어필름이 부착된 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  36. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부(800)는
    스프링(32)과 전기적으로 연결되어 외부전원을 상기 스프링(32)을 통해 질량체(31)로 공급하는 스프링연결기판(810)을 포함하며,
    상기 질량체(31)와 상기 스프링(32)은 전기적으로 연결되어 있어, 상기 스프링(32)을 통해 공급된 외부전원이 질량체(31)를 통해 코일(40)에 공급되는 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 질량체(31)는 도전체인 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 스프링연결기판(810)은 연결부(811)와 차단부(812)로 구성되며 상기 상부·하부케이스(10)(20) 내측면에 결합된 것을 특징으로 하는 수평진동기.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 코일(40)의 양단은 상기 질량체(31)에 납땜 또는 열융착으로 연결된 것을 특징으로 하는 수평진동기.
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