WO2016153181A1 - 진동모터 - Google Patents

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WO2016153181A1
WO2016153181A1 PCT/KR2016/001842 KR2016001842W WO2016153181A1 WO 2016153181 A1 WO2016153181 A1 WO 2016153181A1 KR 2016001842 W KR2016001842 W KR 2016001842W WO 2016153181 A1 WO2016153181 A1 WO 2016153181A1
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WO
WIPO (PCT)
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rotor
elastic body
vibration motor
shaft
coupled
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/001842
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English (en)
French (fr)
Inventor
강승렬
윤금영
Original Assignee
(주)파트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)파트론 filed Critical (주)파트론
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • 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
    • H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H02K7/065—Electromechanical oscillators; Vibrating magnetic drives

Definitions

  • the present invention relates to a vibration motor, and more particularly, to a vibration motor that can be mounted on an electronic device and used for a silent notification.
  • Vibration motor is a part that converts electrical energy into mechanical vibration by electromagnetic force generated between coil and magnet. Vibration motors have been commonly used in electronic devices such as portable terminals, smartphones and tablet computers to provide a silent call notification to the user.
  • Republic of Korea Patent No. 10-1109497 discloses an exemplary form of a conventional vibration motor. According to this, the vibrator of the vibration motor generates vibration by repeatedly moving up and down inside the housing.
  • the vibration motor generates a response vibration to a touch of a display or a vibration for providing a user with various haptic experiences in a game. According to this trend, the demand for a vibration motor having a long vibration life, a fast reaction speed, and a strong vibration force is increased due to durability and wear resistance.
  • the vibration motor mounted on the electronic device also needs to be miniaturized and thinned.
  • the conventional vibrating motor is inevitably formed to a size larger than the range of motion of the vibrator because the vibrator repeatedly vibrates in the vertical direction or the left and right directions.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a vibration motor having a simple structure and a large vibration amount.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a vibration motor that is excellent in durability and can be maintained high wear resistance even if used for a long time.
  • Another object of the present invention is to provide a vibration motor capable of providing a user with another type of haptic experience by reciprocating in a direction different from that of the vibrator reciprocating in a straight line.
  • Vibration motor of the present invention for solving the above problems, is coupled to the stator, the holder and the holder including a housing forming an inner space, one end is coupled to the lower surface of the housing and the coil disposed inside the housing; A magnet opposing the coil, the rotor rotatably coupled to the shaft and one end coupled to the rotor and the other end coupled to the housing and formed to surround at least a portion of the circumference of the rotor It includes an elastic body.
  • the elastic body may be formed in a curved form in one direction of the clockwise or counterclockwise direction from the one end to the other end.
  • the elastic body may generate a restoring force to be restored to the curved degree in the state that the external force is not applied.
  • the elastic member may increase the degree of bending when the rotor rotates in the opposite direction to the one direction.
  • the elastic member may be reduced in degree of curvature when the rotor rotates in the same direction as the one direction.
  • the elastic body may gradually increase the contact surface with the side of the rotor as the rotor rotates in the direction opposite to the one direction.
  • one end of the elastic body is coupled to the side of the rotor, the other end of the elastic body may be coupled to the inner side of the housing.
  • one end of the elastic body is coupled to the rotor and the other end of the elastic body is coupled to the housing is located at an angle of 30 ° to 150 ° with respect to the shaft,
  • the elastic body may be formed in a shape similar to a major arc that surrounds the side circumference of the rotor about the shaft between the two portions when no external force is applied.
  • the elastic body includes a first elastic body and a second elastic body, and one end of each of the first elastic body and the second elastic body is coupled to the rotor is symmetric with respect to the shaft.
  • the other ends of the first elastic body and the second elastic body coupled to the housing may be symmetrical with respect to the shaft.
  • a plurality of the elastic body may be formed.
  • a plurality of elastic bodies are formed, and portions of one end of the plurality of elastic bodies coupled to the rotor are symmetrical with respect to the shaft, and the plurality of elastic bodies The portions at which the other ends engage with the housing are symmetrical with respect to the shaft.
  • the plurality of elastic bodies may be formed to be curved in the same rotation direction from each end to the other end.
  • the alternating current is applied to the coil
  • the rotor can rotate repeatedly in the clockwise and counterclockwise direction around the shaft when the current is applied to the coil. have.
  • the degree of curvature of the elastic body may be repeatedly changed as the rotor rotates repeatedly.
  • the magnet may be arranged to be biased toward one side about the shaft.
  • the coil may be arranged to be biased toward one side about the shaft.
  • one end is connected to the coil, the other end may further include a circuit board that is located outside the housing to apply a signal to the coil.
  • the rotor may further include a bearing inserted into the outer peripheral surface of the shaft.
  • the rotor may further comprise a weight.
  • the holder may function as a yoke.
  • Vibration motor according to an embodiment of the present invention has the advantage that the structure is simple, but the vibration amount is large.
  • the vibration motor according to an embodiment of the present invention is excellent in durability and can be maintained high wear resistance even if used for a long time.
  • the vibration motor according to an embodiment of the present invention can provide a different type of haptic experience to the user by reciprocating in a different direction than the vibrator reciprocating in a straight line.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a part of the stator of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a bottom view of the rotor and the case of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective plan view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a perspective plan view showing a state in which the rotor of the vibration motor rotates in one direction according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective plan view illustrating a state in which a rotor of a vibration motor according to an exemplary embodiment of the present invention is rotated in a direction opposite to the one direction of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a part of the stator of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a bottom view of the rotor and the case of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective plan view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a plan view of a part of the stator of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a bottom view of the rotor and the case of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective plan view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a perspective plan view showing a state in which the rotor of the vibration motor rotates in one direction according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a perspective plan view illustrating a state in which a rotor of a vibration motor according to an exemplary embodiment of the present invention is rotated in a direction opposite to the one direction of FIG. 5.
  • the vibration motor of the present invention includes a stator 100, a rotor 200, and an elastic body 300.
  • the stator 100 includes a housing 110, a shaft 130, a circuit board 150, and a coil 170.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • the upper side of the vibration motor shown in FIG. 1 is made upward and the lower side will be described below. This is defined in the present specification for convenience of description and the direction referred to in the vibration motor may vary according to the symbol of those skilled in the art.
  • the clockwise direction and the counterclockwise direction are based on when viewed from the top to the bottom.
  • the housing 110 forms an inner space.
  • the housing 110 may include a case 111 and a bracket 113.
  • the case 111 may be formed in a tubular shape in which one surface is open. Specifically, the case 111 has a side surface extending from the outer side of the upper surface and the upper surface, the lower surface may be an open form.
  • the upper surface of the case 111 may be formed in a circular shape such that the case 111 may be formed in a cylindrical shape with the lower surface of the case 111 as a whole.
  • the bracket 113 is coupled to the open lower surface of the case 111 to define the internal space.
  • the bracket 113 is formed to correspond to the shape of the open lower surface of the case 111.
  • the bracket 113 may be formed in a disk shape having a shape and size similar to the upper surface.
  • the housing 110 may be formed in a cylindrical shape having an empty space therein as a whole.
  • the shapes of the case 111 and the bracket 113 are not limited to those described above.
  • the upper surface of the case 111 and the bracket 113 are formed in a rectangular shape, so that the housing 110 may be formed in a rectangular parallelepiped shape as a whole.
  • the housing 110 may have an insertion hole 115 communicating with the inner space and the outer space. Insertion 115 may be an opening formed in the side of the housing (110).
  • the insertion hole 115 may be formed through, for example, a groove formed in the lower side surface of the case 111. When the case 111 and the bracket 113 are coupled, a groove may be formed as an opening.
  • the circuit board 150 may be arranged to be connected from the inside of the housing 110 to the outside through the insertion hole 115.
  • a support piece 117 for supporting the circuit board 150 disposed outside the housing 110 may be formed around the insertion hole 115.
  • the support piece 117 may be a portion formed to protrude from a portion of the bracket 113.
  • the housing 110 may have an elastic coupling part 119 to which the other end 303 of the elastic body 300 is coupled.
  • the elastic coupling part 119 may be formed inside the side surface of the case 111.
  • the elastic coupling part 119 may be formed in a groove shape so that the other end 303 of the elastic body 300 may be inserted and coupled.
  • the shaft 130 is formed in a rod shape having a predetermined length.
  • the cross section of the rod is preferably cylindrical.
  • the length of the shaft 130 corresponds to the height inside the housing 110.
  • the shaft 130 is disposed to be oriented such that the longitudinal direction is vertically in the housing 110.
  • the lower end of the shaft 130 is coupled to the lower surface of the housing 110.
  • the lower end of the shaft 130 may be coupled to the central portion of the bracket 113.
  • the upper end of the shaft 130 may be coupled to the upper surface of the housing 110.
  • the upper end of the shaft 130 may be in contact with the upper surface of the housing 110 is not fixedly coupled, or may be spaced apart in some cases.
  • FIG. 2 is a plan view of a part of the stator of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows a plan view of the case, the rotor and the bracket, the shaft, the circuit board and the coil is coupled to the vibration motor.
  • the circuit board 150 may be disposed on the top surface of the bracket 113.
  • the circuit board 150 may include a through hole through which the shaft 130 penetrates at a central portion thereof. Accordingly, the circuit board 150 may be positioned so that the center thereof coincides with the center of the bracket 113.
  • the circuit board 150 includes a body 151 positioned inside the housing 110 and a lead portion 153 extending out of the housing 110 through the insertion hole 115 at one side of the body 151.
  • the lead portion 153 is disposed on the support piece 117 of the bracket 113.
  • the circuit board 150 includes a conductor pattern 155 extending from the body 151 to the lead portion 153 positioned outside the housing 110.
  • the signal input from the outside of the housing 110 by the conductor pattern 155 is applied to the coil 170 inside the housing 110.
  • One end 301 of the conductor pattern 155 is formed as a terminal coupled to both ends of the coil 170 inside the housing 110, and the other end 303 is formed as a terminal for receiving a signal from the outside of the housing 110.
  • the terminal 157 of the conductor pattern 155 may include a pair of positive and positive electrodes.
  • the circuit board 150 may be formed of a printed circuit board (PCB). Specifically, the circuit board 150 may be formed of a flexible printed circuit board (FPCB).
  • PCB printed circuit board
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the coil 170 may be disposed on an upper surface of the bracket 113.
  • the coil 170 may also be disposed on the top surface of the circuit board 150.
  • the coil 170 may include a plurality of winding coils 170.
  • the individual winding coils 170 are formed of conductive wires wound in one direction.
  • the individual winding coils 170 are oriented in a wound form on the upper surface of the bracket 113 with the axis in the vertical direction.
  • the plurality of winding coils 170 may be distributedly disposed based on the shaft 130 at the upper portion of the body 151 of the circuit board 150.
  • the distributed coils 170 form a shape substantially opposite to the magnets 250 to be described later.
  • Both ends of the individual winding coils 170 are connected to terminals of the circuit board 150.
  • An electrical signal is applied to the coil 170 through the circuit board 150. Accordingly, the upper or lower magnetic field is formed inside the winding coil 170.
  • the electrical signal applied to the coil 170 may be an alternating current.
  • the alternating current may be a signal generated and input from the outside of the vibration motor, or may be a signal generated from an ASIC included in the vibration motor.
  • a current in which the direction is periodically changed may flow in the coil 170. Accordingly, a magnetic field whose direction is changed periodically may be formed inside the coil 170.
  • the magnetic field generated by the coil 170 may rotate the rotor 200 by interaction with the magnet 250 to be described later.
  • alternating currents in the same direction may be applied to each of the winding coils 170.
  • the magnetic fields in the same direction are formed in the respective winding coils 170 at the same period.
  • alternating currents of different directions may be applied to each of the winding coils 170.
  • magnetic fields in different directions are formed at the same period in each of the winding coils 170.
  • the direction of the alternating current applied to each of the winding coils 170 may vary according to the magnetization shape of the magnet 250 and the arrangement relationship between the coil 170 and the magnet 250.
  • 3 is a bottom view of the rotor and the case of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a bottom view of the holder, the magnet and the elastic body coupled to the inside of the case as viewed from below.
  • the bracket, shaft, circuit board and coil are not shown.
  • the rotor 200 includes a bearing 210, a holder 230, and a magnet 250.
  • the rotor 200 is rotatably coupled to the shaft 130.
  • the rotor 200 may rotate in a clockwise or counterclockwise direction about the shaft 130 by the electromagnetic force between the coil 170 and the magnet 250.
  • the bearing 210 is inserted into the outer circumferential surface of the shaft 130 and coupled to rotate based on the shaft 130.
  • the holder 230 is coupled to the outer circumferential surface of the bearing 210.
  • the holder 230 may include a through hole through which the shaft 130 penetrates in the center.
  • the holder 230 may be formed in a cylindrical shape having a center around the bearing 210 or an annular cylindrical shape having a through hole in the center thereof.
  • the upper surface of the holder 230 may face the upper surface of the case 111, the lower surface may face the bracket 113 and the coil 170, and the side surface may be disposed to face the side surface of the case 111.
  • it is preferable that the holder 230 is disposed without being in direct contact with the case 111, the bracket 113, and the coil 170.
  • a magnet coupling part and an elastic coupling part 233 may be formed.
  • the magnet coupling part is formed such that the magnet 250 is disposed to face the coil 170.
  • the magnet coupling part may be formed on the bottom surface of the holder 230.
  • the magnet coupling part may be formed in a groove shape formed on a lower surface of the holder 230 so that at least a part of the magnet 250 may be inserted into and coupled to the magnet 250.
  • the holder 230 may also be formed in a shape corresponding thereto.
  • the holder 230 may have an elastic coupling part 233 to which one end 301 of the elastic body 300 is coupled.
  • the elastic coupling portion 233 may be formed on the side of the holder 230.
  • the elastic coupling part 233 may be formed in a groove shape so that one end 301 of the elastic body 300 is inserted and coupled thereto.
  • the holder 230 may be formed of a metallic material to function as a yoke of the magnet 250.
  • the holder 230 may be formed of a material having a specific gravity such as tungsten and may function as a weight of the rotor 200.
  • the holder 230 may be formed such that the weight is biased to one side about the shaft 130. In this case, the vibration force according to the rotation of the rotor 200 may be increased.
  • a separate weight may be coupled to the holder 230. The weight may increase the weight of the rotor 200 to generate a sufficient vibration amount.
  • the magnet 250 is coupled to the rotor 200.
  • the magnet 250 may be disposed to face the coil 170. Specifically, the magnet 250 is disposed to face downward from the lower surface of the rotor 200 to face the coil 170 disposed upward from the upper surface of the bracket 113.
  • the surface of the magnet 250 that faces the coil 170 may include two or more portions that are magnetized and distinguished from neighboring portions with different polarities.
  • the magnet 250 may include, for example, two or more magnets 250 separated from each other.
  • the magnet 250 may include, for example, two or more portions that are integrally formed but separated from each other by magnets having different polarities from neighboring portions of the coil 170.
  • the parts divided by the polarity may be arranged such that the polarities intersect with the neighboring parts. That is, the portion magnetized to the N pole and the neighboring portion may be magnetized to the S pole, and the portion magnetized to the S pole and the neighboring portion may be the magnetized to the N pole.
  • a portion divided by the polarity of the surface of the magnet 250 that faces the coil 170 may be formed to correspond to the individual winding coil 170 of the coil 170.
  • the number of parts divided by the polarity of the magnet 250 may be formed to be equal to the number of individual winding coils 170 of the coil 170.
  • the coils may be divided into four shavings facing the coil 170 of the magnet 250.
  • the magnetized shape of the magnet 250 shown in FIG. 3 is merely an example, and the magnetized shape of the magnet 250 depends on the arrangement relationship with the coil 170, the direction of the alternating current applied to the coil 170, and the like. Can vary.
  • Figure 4 is a perspective plan view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective plan view from above of a combination of a bracket, a shaft, a circuit board, a coil, a magnet, a holder, an elastic body and a case of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • the upper surface of the case is not shown, and a part of the configuration covered by the other configuration is indicated by a dotted line.
  • the circuit board 150, the coil 170, the magnet 250, and the holder 230 are disposed such that at least the central portions around the shaft 130 overlap with each other about the shaft 130.
  • the coil 170 and the magnet 250 are disposed to be spaced apart from each other.
  • portions of the magnet 250 separated by polarities may be disposed to be positioned between different individual winding coils 170.
  • the rotor 200 rotates by the interaction with the magnet 250.
  • an alternating current is applied to the coil 170 to periodically change the direction of the magnetic field
  • the direction of the external force applied to the magnet 250 also changes periodically. Accordingly, the rotor 200 rotates clockwise and counterclockwise about the shaft 130. As a result, vibration is generated.
  • Figure 4 is a perspective plan view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a perspective plan view showing a state in which the rotor of the vibration motor rotates in one direction according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a perspective plan view illustrating a state in which a rotor of a vibration motor according to an exemplary embodiment of the present invention is rotated in a direction opposite to the one direction of FIG. 5.
  • the elastic body 300 is formed such that one end 301 is coupled to the rotor 200 and the other end 303 is coupled to the housing 110. Specifically, one end 301 of the elastic body 300 is coupled to the elastic body coupling portion 233 of the rotor 200 and the other end 303 is coupled to the elastic body coupling portion 119 of the housing 110.
  • the elastic body 300 has a curved shape in one direction from one end 301 to the other end 303 in a clockwise or counterclockwise direction.
  • the elastic body 300 is curved in a clockwise direction from one end 301 to the other end 303, but is not limited thereto.
  • One end 301 and the other end 303 of the elastic body 300 may be formed in a bent shape so that the elastic body 300 is inserted into and fixed to the elastic coupling parts 119 and 233.
  • the elastic body 300 is formed to surround at least a portion of the circumference of the rotor 200.
  • the elastic body 300 is bent and extended near the side of the case 111, and surrounds at least a portion of the circumference of the rotor 200.
  • the elastic body 300 is preferably formed to surround at least half of the circumference of the side of the rotor 200.
  • the elastic body 300 is not necessarily in contact with the side of the rotor 200 to surround. In the state in which no external force is applied to the rotor 200, the elastic body 300 may be formed such that only one end portion 301 contacts the rotor 200, and the remaining portion is spaced apart from the rotor 200.
  • the elastic coupling part 233 of the rotor 200 and the elastic coupling part 119 of the housing 110 are 30 ° to 150 with respect to the shaft 130.
  • it means. 4 to 6 show that the angle is positioned at 90 °, this is exemplary and may vary depending on the design of one of ordinary skill in the art.
  • the elastic body 300 is formed in a shape similar to a major arc that surrounds the side surface of the rotor 200 between one end 301 and the other end 303.
  • Friendship means the greater arc when the circle is divided into two. Friendship has a central angle of 180 ° or more. Therefore, the elastic body 300 does not surround the circumference of the side of the rotor 200 in a distant direction from the elastic coupling portion 233 of the rotor 200 to the elastic coupling portion 119 of the housing 110. It is formed to surround. Therefore, when the elastic coupling portion 233 of the rotor 200 and the elastic coupling portion 119 of the housing 110 are positioned at a 90 ° angle with respect to the shaft 130, the elastic body 300 has a center angle of 270 °. It is formed in a shape similar to phosphorus friendly. However, the elastic body 300 is not formed in an exact arc shape, but more similar to forming part of a spiral curve.
  • the elastic body 300 When the elastic body 300 is bent by an external force, the elastic body 300 generates a restoring force to be restored to the curved degree of an initial state to which no external force is applied.
  • the elastic body 300 is increased in degree to which the rotor 200 is bent as the elastic body 300 rotates in a direction opposite to the curved direction from one end 301 to the other end 303.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating that the rotor 200 rotates counterclockwise from an initial state by an external force in the vibration motor of FIG. 4.
  • the elastic body 300 is increased in a clockwise direction. In this state, the elastic body 300 has an increased area of contact with the side surface of the rotor 200 than the initial state.
  • the degree of curvature of the elastic body 300 gradually increases, and the area in which the elastic body 300 contacts the side surface of the rotor 200 gradually increases. Is increased.
  • the degree of curvature of the elastic body 300 decreases as the rotor 200 rotates in the same direction as the curved direction of the elastic body 300.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating that the rotor 200 is rotated clockwise than an initial state by an external force in the vibration motor of FIG. 4.
  • the degree of curvature of the elastic body 300 in the clockwise direction is reduced. If the rotor 200 is rotated counterclockwise than the initial state so that the elastic body 300 is in contact with the side surface of the rotor 200, the rotor 200 is rotated clockwise again and the elastic body 300 is rotated in the clockwise direction. The contact area of the side of the rotor 200 is reduced.
  • the degree of curvature of the elastic body 300 gradually decreases, and the area in which the elastic body 300 contacts the side surface of the rotor 200 gradually increases. May decrease.
  • the rotor 200 As the alternating current is applied to the coil 170, the rotor 200 repeatedly rotates clockwise and counterclockwise, and accordingly, the degree of curvature of the elastic body 300 also changes periodically. As a result, vibration occurs.
  • a plurality of elastic bodies 300 may be formed. Each of the plurality of elastic bodies 300 has one end 301 coupled to a different portion of the rotor 200, and the other end 303 is coupled to a different portion of the housing 110.
  • the plurality of elastic bodies 300 may be formed symmetrically with respect to the shaft 130. In detail, portions of one end 301 of the plurality of elastic bodies 300 that are coupled to the rotor 200 may be symmetrical with respect to the shaft 130. In addition, portions at which the other ends 303 of the plurality of elastic bodies 300 are coupled to the housing 110 may be symmetrical with respect to the shaft 130. Therefore, when one elastic body 300 is rotated with respect to the shaft 130, it may be disposed in the same manner as other elastic bodies 300. In addition, the plurality of elastic bodies 300 are disposed at uniform intervals about the shaft 130.
  • FIGS. 7 to 10 a vibration motor according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
  • FIG. 1 to FIG. 6 different from those described above.
  • FIG. 7 illustrates a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • 8 is a plan view of a part of the stator 100 of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • 9 is a bottom view of the rotor 200 and the case 111 of the vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a perspective plan view of a vibration motor according to an embodiment of the present invention.
  • the coil 170 may be disposed to be biased toward one side about the shaft 130 at the upper portion of the bracket 113.
  • the coil 170 may be disposed only in the semicircle portion of the circle centering the shaft 130 on the bracket 113.
  • the magnet 250 may be disposed on the bottom surface of the rotor 200.
  • the magnet 250 may be disposed to be biased toward one side about the shaft 130.
  • the magnet 250 may be disposed to be equally biased at a position corresponding to the coil 170 when the coil 170 is disposed to be biased about the shaft 130.
  • the magnet 250 may be disposed only at the semicircle portion of the circle centering the shaft 130 on the lower surface of the holder 230.
  • the weight body may be arranged to be biased on the same side as the magnet 250 in the holder 230. Accordingly, the rotor 200 is centered on one side about the shaft 130 of the entire mass, and the vibration amount may further increase as the rotor 200 rotates.
  • the coil 170 and the magnet 250 disposed to be biased may be disposed to face each other in an initial state where no external force is applied.

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Abstract

진동모터가 개시된다. 본 발명의 진동모터는 내부 공간을 형성하는 하우징, 일단이 상기 하우징의 하면에 결합되는 샤프트 및 상기 하우징 내부에 배치되는 코일을 포함하는 고정자, 홀더 및 상기 홀더에 결합되고 상기 코일과 대향하는 마그네트를 포함하고, 상기 샤프트에 회전 가능하게 결합된 회전자 및 일단은 상기 회전자에 결합되고 타단은 상기 하우징과 결합되며, 상기 회전자의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 탄성체를 포함한다.

Description

진동모터
본 발명은 진동모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 장치에 탑재되어 무음 알림용 등으로 사용될 수 있는 진동모터에 관한 것이다.
진동모터는 코일과 마그넷 사이에서 발생하는 전자기적 힘에 의해 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품이다. 진동모터는 통상적으로 휴대용 단말기, 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터 등 전자 장치에 탑재되어 사용자에게 무음 착신 알림을 제공하는데 사용되었다.
대한민국 등록특허 제10-1109497호에는 종래의 진동모터의 예시적인 형태가 개시되어 있다. 이에 따르면, 진동모터의 진동자는 하우징 내부에서 상하로 반복 운동하여 진동을 발생시킨다.
최근의 스마트폰 등 전자 장치는 진동모터를 종래의 무음 착신 알림의 용도뿐만 아니라 기타 다양한 용도로 사용하는 추세이다. 예를 들어, 진동모터는 디스플레이의 터치에 대한 반응 진동 또는 게임에 있어서 사용자에게 다양한 햅틱 경험을 제공하기 위한 진동 등을 발생시킨다. 이러한 추세에 따라 내구성 및 내마모성이 높아 진동 수명이 길고 반응 속도가 빠르며 진동력이 강한 진동모터의 요구가 증대되고 있다.
게다가 최근의 스마트폰 등 전자 장치는 소형화, 박형화 되는 추세이다. 이에 따라 전자 장치에 탑재되는 진동모터도 소형화, 박형화될 필요가 있다. 그러나 종래의 진동 모터는 진동자가 상하 또는 좌우 방향으로 반복 운동하며 진동을 발생시키기 때문에 필연적으로 진동자의 운동 범위 이상의 크기로 형성된다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 구조가 간단하면서도 진동량이 큰 진동모터를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 내구성이 우수하여 장기간 사용되더라도 내마모성이 높게 유지될 수 있는 진동모터를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 진동자가 직선으로 왕복 운동하는 것과는 다른 방향으로 왕복 운동하여 사용자에게 다른 종류의 햅틱 경험을 제공할 수 있는 진동모터를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 진동모터는, 내부 공간을 형성하는 하우징, 일단이 상기 하우징의 하면에 결합되는 샤프트 및 상기 하우징 내부에 배치되는 코일을 포함하는 고정자, 홀더 및 상기 홀더에 결합되고 상기 코일과 대향하는 마그네트를 포함하고, 상기 샤프트에 회전 가능하게 결합된 회전 자 및 일단은 상기 회전자에 결합되고 타단은 상기 하우징과 결합되며, 상기 회전자의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 탄성체를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 일단에서 상기 타단까지 시계 방향 또는 반시계 방향 중 일 방향으로 만곡된 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 외력에 의해 만곡된 정도가 변화되면, 외력이 가해지지 않은 상태의 만곡된 정도로 복원되려는 복원력을 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 회전자가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전하면 만곡된 정도가 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 회전자가 상기 일 방향과 동일한 방향으로 회전하면 만곡된 정도가 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 상기 회전자가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전함에 따라 상기 회전자의 측면과의 접촉면이 점진적으로 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 일단이 상기 회전자의 측면에 결합되고, 상기 탄성체의 타단이 상기 하우징의 측면 내측에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체의 일단이 상기 회전자와 결합되는 부분과 상기 탄성체의 타단이 상기 하우징에 결합되는 부분은 상기 샤프트를 중심으로 30° 내지 150°의 각도로 위치하고, 상기 탄성체는 외력이 가해지지 않았을 때, 상기 두 부분 사이에서 상기 샤프트를 중심으로 상기 회전자의 측면 둘레를 둘러싸는 우호(優弧, major arc)와 유사한 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 제1 탄성체 및 제2 탄성체를 포함하고, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 일단이 각각 상기 회전자와 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이고, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 타단이 각각 상기 하우징과 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 복수 개가 형성될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 진동모터는, 상기 탄성체는 복수 개가 형성되고, 상기 복수의 탄성체의 일단이 각각 상기 회전자와 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이고, 상기 복수의 탄성체의 타단이 각각 상기 하우징과 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이다
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 탄성체는 각각의 일단에서 타단까지 동일한 회전 방향으로 만곡되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일에는 교번 전류(交番 電流)가 인가되고, 상기 회전자는 상기 코일에 전류가 인가되면 상기 샤프트를 축으로 하여 시계 방향과 반시계 방향으로 반복하여 회전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전자가 반복하여 회전함에 따라 상기 탄성체가 만곡된 정도가 반복적으로 변화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 마그네트는 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중되게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일은 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중되게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 일단은 상기 코일과 연결되고, 타단은 상기 하우징 외부에 위치하여 상기 코일에 신호를 인가하는 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전자는 상기 샤프트의 외주면에 삽입된 베어링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전자는 중량체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홀더는 요크로서 기능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터는 구조가 간단하면서도 진동량이 크다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터는 내구성이 우수하여 장기간 사용되더라도 내마모성이 높게 유지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터는 진동자가 직선으로 왕복 운동하는 것과는 다른 방향으로 왕복 운동하여 사용자에게 다른 종류의 햅틱 경험을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자 일부의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자 및 케이스의 저면도이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 일 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 도 5의 일 방향의 반대 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자 일부의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자 및 케이스의 저면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다.
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 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자 일부의 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자 및 케이스의 저면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 일 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 도 5의 일 방향의 반대 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다.
본 발명의 진동모터는 고정자(100), 회전자(200) 및 탄성체(300)를 포함한다.
고정자(100)는 하우징(110), 샤프트(130), 회로 기판(150) 및 코일(170)을 포함한다.
도 1을 참조하여, 하우징(110) 및 샤프트(130)에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도를 도시한 것이다. 본 명세서에 있어서, 도 1에 도시된 진동모터의 위쪽을 상방으로 하고, 아래쪽을 하방으로 하여 설명하도록 한다. 이는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 정의한 것으로 진동모터에 있어서 지칭되는 방향은 당업자의 기호에 따라 달라질 수 있다. 또한, 본 명세서에서 시계 방향과 반시계 방향은 상부에서 하부를 평면 시로 보았을 때를 기준으로 한다.
하우징(110)은 내부 공간을 형성한다. 하우징(110)은 케이스(111)와 브라켓(113)을 포함할 수 있다. 케이스(111)는 일면이 개방된 형태의 통형으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 케이스(111)는 상면과 상면의 외곽에서 연장되는 측면을 가지고, 하면은 개방된 형태일 수 있다. 케이스(111)의 상면은 원형으로 형성되어 케이스(111)가 전체적으로 하면이 개방된 원통형으로 형성될 수 있다. 브라켓(113)은 케이스(111)의 개방된 하면에 결합되어 내부 공간을 한정한다. 브라켓(113)은 케이스(111)의 개방된 하면의 형상에 대응되도록 형성된다. 구체적으로, 브라켓(113)은 상면과 유사한 형태 및 크기를 가지는 원판형으로 형성될 수 있다. 이러한 경우 하우징(110)은 전체적으로 내부에 빈 공간이 형성된 원통형으로 형성될 수 있다. 그러나 케이스(111)와 브라켓(113)의 형태는 상술한 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 케이스(111)의 상면과 브라켓(113)의 형태가 직사각형으로 형성되어 하우징(110)은 전체적으로 직육면체 형태로 형성될 수 있다.
하우징(110)은 내부 공간과 외부 공간을 연통하는 삽입구(115)가 형성될 수 있다. 삽입구(115)는 하우징(110)의 측면에 형성된 개구일 수 있다. 삽입구(115)는 예를 들어, 케이스(111)의 측면 하단에 형성된 홈을 통해 형성될 수 있다. 케이스(111)와 브라켓(113)이 결합되면 홈이 개구로 형성될 수 있다. 삽입구(115)를 통해 회로 기판(150)이 하우징(110)의 내부에서 외부까지 연결되도록 배치될 수 있다. 삽입구(115) 주변에는 하우징(110)의 외부에 배치되는 회로 기판(150)을 지지하는 지지편(117)이 형성될 수 있다. 지지편(117)은 브라켓(113)의 일부에서 돌출되어 형성된 부분일 수 있다.
탄성체(300)의 일단(301)은 회전자(200)에 결합되고, 타단(303)은 하우징(110)에 결합된다. 하우징(110)에는 탄성체(300)의 타단(303)이 결합되는 탄성체 결합부(119)가 형성될 수 있다. 구체적으로 탄성체 결합부(119)는 케이스(111)의 측면 내측에 형성될 수 있다. 탄성체 결합부(119)는 탄성체(300)의 타단(303)이 삽입되어 결합될 수 있도록 홈 형태로 형성될 수 있다.
샤프트(130)는 소정의 길이를 가지는 막대 형태로 형성된다. 막대의 단면은 원통형인 것이 바람직하다. 샤프트(130)의 길이는 하우징(110) 내부의 높이에 대응된다. 샤프트(130)는 하우징(110) 내부에서 길이 방향이 상하 방향이 되도록 배향되어 배치된다. 샤프트(130)의 하단은 하우징(110)의 하면에 결합된다. 구체적으로, 샤프트(130)의 하단은 브라켓(113)의 중심부에 결합될 수 있다. 샤프트(130)의 상단은 하우징(110)의 상면과 결합될 수 있다. 그러나 샤프트(130)의 상단은 하우징(110)의 상면과 고정 결합되지 않은 상태에서 접촉되어 있을 수도 있고, 경우에 따라 이격되어 있을 수도 있다.
도 1과 도 2를 함께 참조하여, 회로 기판(150)과 코일(170)에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자 일부의 평면도이다. 도 2는 진동모터에서 케이스, 회전자를 제거하고 브라켓, 샤프트, 회로 기판 및 코일이 결합된 것의 평면도를 도시한 것이다.
회로 기판(150)은 브라켓(113)의 상면 상에 배치될 수 있다. 회로 기판(150)은 중심부에 샤프트(130)가 관통하는 관통홀을 구비할 수 있다. 이에 따라 회로 기판(150)은 중심부가 브라켓(113)의 중심부와 일치하도록 위치할 수 있다. 회로 기판(150)은 하우징(110) 내부에 위치하는 몸체(151)와 몸체(151)의 일측에서 삽입구(115)를 통해 하우징(110) 외부로 연장되는 인출부(153)를 포함한다. 인출부(153)는 브라켓(113)의 지지편(117) 상에 배치된다.
회로 기판(150)은 몸체(151)에서 하우징(110) 외부에 위치하는 인출부(153)까지 연장되는 도체 패턴(155)을 포함한다. 도체 패턴(155)에 의해 하우징(110) 외부에서 입력된 신호가 하우징(110) 내부의 코일(170)에 인가된다. 도체 패턴(155)의 일단(301)은 하우징(110) 내부에서 코일(170)의 양단과 결합되는 단자로 형성되고, 타단(303)은 하우징(110) 외부에서 신호를 입력받는 단자로 형성된다. 도체 패턴(155)의 단자(157)는 (+)와 양극의 쌍을 포함할 수 있다.
회로 기판(150)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)로 형성될 수 있다. 구체적으로, 회로 기판(150)은 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)로 형성될 수 있다.
코일(170)은 브라켓(113)의 상면 상에 배치될 수 있다. 코일(170)은 또한, 회로 기판(150)의 상면 상에 배치될 수 있다. 코일(170)은 복수의 권선 코일(170)을 포함할 수 있다. 개별 권선 코일(170)은 일 방향으로 권취된 도선으로 형성된다. 개별 권선 코일(170)은 브라켓(113)의 상면 상에서 상하 방향을 축으로 하여 권취된 형태로 배향된다. 복수의 권선 코일(170)은 회로 기판(150) 몸체(151)의 상부에서 샤프트(130)를 기준으로 분산 배치될 수 있다. 분산 배치된 코일(170)은 후술할 마그네트(250)와 대략적으로 대향되는 형태를 형성한다.
개별 권선 코일(170)의 양단은 회로 기판(150)의 단자에 연결된다. 회로 기판(150)을 통해 코일(170)에 전기적 신호가 인가된다. 이에 따라 권선 코일(170)의 내부에는 상방 또는 하방의 자기장이 형성된다.
코일(170)에 인가되는 전기적 신호는 교번 전류(交番電流)일 수 있다. 교번 전류는 진동모터의 외부에서 생성되어 입력되는 신호일 수도 있고, 진동모터가 포함하는 ASIC에서 생성되는 신호일 수도 있다. 교번 전류가 입력됨에 따라 코일(170)에는 주기적으로 방향이 변화되는 전류가 흐를 수 있다. 이에 따라 코일(170)의 내부에는 주기적으로 방향이 변화되는 자기장이 형성될 수 있다. 코일(170)에 의해 생성된 자기장은 후술할 마그네트(250)와의 상호 작용으로 회전자(200)를 회전시킬 수 있다.
복수의 권선 코일(170)에 있어서, 각각의 권선 코일(170)에는 서로 동일한 방향의 교번 전류가 인가될 수 있다. 이러한 경우 각각의 권선 코일(170)에는 서로 동일한 방향의 자기장이 서로 동일한 주기로 형성되게 된다. 또한, 복수의 권선 코일(170)에 있어서, 각각의 권선 코일(170)에는 서로 다른 방향의 교번 전류가 인가될 수도 있다. 이러한 경우 각각의 권선 코일(170)에는 서로 다른 방향의 자기장이 서로 동일한 주기로 형성되게 된다. 각각의 권선 코일(170)에 인가되는 교번 전류의 방향은 마그네트(250)의 착자 형태 및 코일(170)과 마그네트(250)의 배치 관계에 따라 달라질 수 있다.
도 1과 도 3을 함께 참조하여, 회전자(200)에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자 및 케이스의 저면도이다. 도 3은 케이스 내부에 홀더, 마그네트 및 탄성체가 결합된 것을 아래 방향에서 바라본 저면도이다. 도 3에서는 브라켓, 샤프트, 회로 기판 및 코일은 도시되지 않는다.
회전자(200)는 베어링(210), 홀더(230) 및 마그네트(250)를 포함한다. 회전자(200)는 샤프트(130)에 회전 가능하게 결합된다. 회전자(200)는 코일(170)과 마그네트(250) 상호 간의 전자기력에 의해 샤프트(130)를 축으로 하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
베어링(210)은 샤프트(130)의 외주면에 삽입되어 샤프트(130)를 기준으로 하여 회전할 수 있도록 결합된다.
홀더(230)는 베어링(210) 외주면에 결합된다. 홀더(230)는 중심부에 샤프트(130)가 관통하는 관통홀을 구비할 수 있다. 홀더(230)는 베어링(210)을 중심으로 하는 원통형 또는 중심에 관통홀을 구비하는 환형의 통형으로 형성될 수 있다. 홀더(230)의 상면은 케이스(111)의 상면과 대향하고, 하면은 브라켓(113) 및 코일(170)과 대향하며, 측면은 케이스(111)의 측면과 대향하도록 배치될 수 있다. 그러나 홀더(230)는 케이스(111), 브라켓(113) 및 코일(170)과 직접 접촉되지 않은 상태로 배치되는 것이 바람직하다.
홀더(230)에는 마그네트 결합부 및 탄성체 결합부(233)가 형성될 수 있다.
마그네트 결합부는 마그네트(250)가 코일(170)과 대향하게 배치되도록 형성된다. 구체적으로 마그네트 결합부는 홀더(230)의 하면에 형성될 수 있다. 마그네트 결합부는 마그네트(250)의 적어도 일부가 내부에 삽입되어 결합될 수 있도록 홀더(230)의 하면에 형성된 홈 형태로 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 마그네트(250)가 환형으로 형성된 경우 홀더(230)도 그에 대응되는 형태로 형성될 수 있다.
탄성체(300)의 일단(301)은 회전자(200)에 결합되고, 타단(303)은 하우징(110)에 결합된다. 홀더(230)에는 탄성체(300)의 일단(301)이 결합되는 탄성체 결합부(233)가 형성될 수 있다. 구체적으로 탄성체 결합부(233)는 홀더(230)의 측면에 형성될 수 있다. 탄성체 결합부(233)는 탄성체(300)의 일단(301)이 삽입되어 결합될 수 있도록 홈 형태로 형성될 수 있다.
홀더(230)는 금속성 재질로 형성되어 마그네트(250)의 요크로 기능할 수 있다. 또한, 홀더(230)는 텅스텐 등 비중이 큰 재질로 형성되어 회전자(200)의 중량체로 기능할 수 있다. 이러한 경우, 홀더(230)는 샤프트(130)를 중심으로 하여 중량이 일 측으로 편중되게 형성될 수 있다. 이러한 경우 회전자(200)의 회전에 따른 진동력을 증가시킬 수 있다. 경우에 따라서 홀더(230)에는 별도의 중량체가 결합될 수 있다. 중량체는 회전자(200)의 중량을 증가시켜 충분한 진동량을 발생시킬 수 있다.
마그네트(250)는 회전자(200)에 결합된다. 마그네트(250)는 코일(170)과 대향하도록 배치될 수 있다. 구체적으로 마그네트(250)는 회전자(200)의 하면에서 하방으로 향하도록 배치되어 브라켓(113)의 상면에서 상방을 향하도록 배치된 코일(170)과 대향한다.
마그네트(250)가 코일(170)과 대향하는 면은 이웃하는 부분과 서로 다른 극성으로 착자되어 구분되는 둘 이상의 부분을 포함할 수 있다. 마그네트(250)는 예를 들어, 서로 분리된 둘 이상의 마그네트(250)를 포함할 수도 있다. 또한, 마그네트(250)는 예를 들어, 일체로 형성되나 코일(170)과 대향하는 면이 이웃하는 부분과 서로 다른 극성으로 착자되어 구분되는 둘 이상의 부분을 포함할 수도 있다.
마그네트(250)의 코일(170)과 대향하는 면에 있어서, 극성으로 구분되는 부분은 이웃하는 부분과 극성이 서로 교차되도록 배치될 수 있다. 즉, N극으로 착자된 부분과 이웃하는 부분은 S극으로 착자되고, S극으로 착자된 부분과 이웃하는 부분은 N극으로 착자된 형태일 수 있다.
또한, 마그네트(250)의 코일(170)과 대향하는 면의 극성으로 구분되는 부분은 코일(170)의 개별 권선 코일(170)과 대응하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 마그네트(250)의 극성으로 구분되는 부분의 개수는 코일(170)의 개별 권선 코일(170)의 개수와 동일하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면 코일(170)의 개별 권선 코일(170)이 4개인 경우 마그네트(250)의 코일(170)과 대향하는 면도 4개로 구분되도록 형성될 수 있다. 그러나 도 3에 도시된 마그네트(250)의 착자 형태는 예시적인 것이 불과하고, 마그네트(250)의 착자 형태는 코일(170)과의 배치 관계, 코일(170)에 인가되는 교번 전류의 방향 등에 따라 달라질 수 있다.
도 1과 도 4를 함께 참조하여, 고정자(100)와 회전자(200)의 결합 형태에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 브라켓, 샤프트, 회로 기판, 코일, 마그네트, 홀더, 탄성체 및 케이스가 결합된 것을 상방에서 바라본 투시평면도이다. 도 4에는 케이스의 상면은 도시되지 않았고, 다른 구성에 의해 가려진 구성의 일부는 점선으로 표시하였다.
회로 기판(150), 코일(170), 마그네트(250) 및 홀더(230)는 상방에서 봤을 때, 샤프트(130)를 중심으로 하여 적어도 샤프트(130) 주변의 중심부가 서로 오버랩되도록 배치된다. 그리고 코일(170)과 마그네트(250)는 서로 이격되도록 배치된다.
회전자(200)에 외력이 가해지지 않아 일 방향으로 회전되지 않은 상태에서, 극성으로 구분되는 마그네트(250)의 부분들은 서로 다른 개별 권선 코일(170) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
코일(170)에 전기 신호가 인가되어 자기장이 발생하면, 마그네트(250)와의 상호 작용에 의해 회전자(200)가 회전하게 된다. 코일(170)에 교번 전류가 인가되어 자기장의 방향이 주기적으로 변화하면, 마그네트(250)에 가해지는 외력의 방향도 주기적으로 변화하게 된다. 이에 따라 회전자(200)는 샤프트(130)를 중심으로 시계 방향과 반시계 방향으로 회전하는 것을 반복하게 된다. 이에 따라 진동이 발생된다.
도 1과 도 4 내지 도 6을 함께 참조하여, 탄성체(300)에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 일 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자가 도 5의 일 방향의 반대 방향으로 회전한 상태를 도시한 투시평면도이다.
탄성체(300)는 일단(301)이 회전자(200)에 결합되고, 타단(303)이 하우징(110)과 결합되도록 형성된다. 구체적으로 탄성체(300)의 일단(301)은 회전자(200)의 탄성체 결합부(233)에 결합되고 타단(303)은 하우징(110)의 탄성체 결합부(119)에 결합된다.
탄성체(300)는 일단(301)에서 타단(303)까지 시계 방향 또는 반시계 방향 중 일 방향으로 만곡된 형태를 가진다. 도 4 내지 도 6에서는 탄성체(300)가 일단(301)에서 타단(303)까지 시계 방향으로 만곡된 형태로 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 탄성체(300)의 일단(301) 및 타단(303)은 탄성체 결합부(119, 233)에 삽입되어 고정 결합될 수 있도록 절곡된 형태로 형성될 수 있다.
탄성체(300)는 회전자(200)의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성된다. 탄성체(300)는 케이스(111)의 측면 부근에서 만곡되어 연장되면서, 회전자(200)의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸게 된다. 탄성체(300)는 회전자(200)의 측면 둘레 중 적어도 절반의 둘레 이상을 둘러싸도록 형성되는 것이 바람직하다. 탄성체(300)는 회전자(200)의 측면과 반드시 접촉되면서 둘러싸는 것은 아니다. 회전자(200)에 외력에 가해지지 않은 상태에서 탄성체(300)는 일단(301) 부분만 회전자(200)에 접촉되고, 나머지 부분은 회전자(200)와 이격되도록 형성될 수 있다.
회전자(200)에 외력이 가해지지 않은 상태에서, 회전자(200)의 탄성체 결합부(233)와 하우징(110)의 탄성체 결합부(119)는 샤프트(130)를 중심으로 30° 내지 150°의 각도로 위치할 수 있다. 이는 회전자(200)에 외력이 가해지지 않은 상태에서, 회전자(200)의 일단(301)과 타단(303)이 샤프트(130)를 중심으로 30° 내지 150°의 각도가 되도록 형성된다는 것을 의미한다. 도 4 내지 도 6에는 상기 각도가 90°로 위치하는 것으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것이며 당업자의 설계에 따라 달라질 수 있다.
탄성체(300)는 일단(301)과 타단(303) 사이에서 회전자(200)의 측면을 둘러싸는 우호(優弧, major arc)와 유사한 형상으로 형성된다. 우호란 원을 둘로 나눴을 때 큰 쪽의 호를 의미한다. 우호는 중심각이 180° 이상이 된다. 따라서 탄성체(300)는 회전자(200)의 탄성체 결합부(233)에서 하우징(110)의 탄성체 결합부(119)까지 회전자(200)의 측면 둘레를 가까운 방향으로 둘러싸는 것이 아니라 먼 방향으로 둘러싸도록 형성된다. 따라서 회전자(200)의 탄성체 결합부(233)와 하우징(110)의 탄성체 결합부(119)가 샤프트(130)를 기준으로 90° 각도로 위치하는 경우, 탄성체(300)는 중심각이 270°인 우호와 유사한 형상으로 형성된다. 그러나 탄성체(300)는 정확한 호(弧, arc)형으로 형성되는 것은 아니고, 나선형 곡선의 일부를 이루는 것과 더욱 유사하게 형성된다.
탄성체(300)는 외력에 의해 만곡된 정도가 변화되면, 외력이 가해지지 않은 초기 상태의 만곡된 정도로 복원되려는 복원력을 발생시킨다.
탄성체(300)는 회전자(200)가 탄성체(300)가 일단(301)에서 타단(303)까지 만곡된 방향의 반대 방향으로 회전함에 따라 만곡되는 정도가 증가된다.
구체적으로, 도 4와 같이 탄성체(300)가 일단(301)에서 타단(303)까지 시계 방향으로 만곡된 형태를 예시로 설명하도록 한다. 도 5는 도 4의 진동모터에 있어서 회전자(200)가 외력에 의해 초기 상태보다 반시계 방향으로 회전한 것을 도시한 평면도이다. 도 5에 도시된 것과 같이, 회전자(200)가 초기 상태보다 반시계 방향으로 회전한 경우 탄성체(300)는 시계 방향으로 만곡된 정도가 증가된다. 이러한 상태에서 탄성체(300)는 초기 상태보다 회전자(200)의 측면과 접촉되는 면적이 증가된다. 회전자(200)가 반시계 방향으로 점진적으로 회전함에 따라 탄성체(300)는 시계 방향으로 만곡되는 정도가 점진적으로 증가하고, 탄성체(300)가 회전자(200)의 측면과 접촉되는 면적이 점진적으로 증가된다.
또한, 탄성체(300)는 회전자(200)가 탄성체(300)의 만곡 방향과 동일 방향으로 회전함에 따라 만곡되는 정도가 감소한다.
도 6은 도 4의 진동모터에 있어서 회전자(200)가 외력에 의해 초기 상태보다 시계 방향으로 회전한 것을 도시한 평면도이다. 도 6에 도시된 것과 같이, 회전자(200)가 시계 방향으로 회전한 경우 탄성체(300)는 시계 방향으로 만곡된 정도가 감소된다. 회전자(200)가 초기 상태보다 반시계 방향으로 회전되어 탄성체(300)가 회전자(200)의 측면과 접촉되어 있다면, 회전자(200)가 다시 시계 방향으로 회전됨에 따라 탄성체(300)와 회전자(200)의 측면의 접촉 면적이 감소된다. 회전자(200)가 시계 방향으로 점진적으로 회전함에 따라 탄성체(300)는 시계 방향으로 만곡되는 정도가 점진적으로 감소하고, 탄성체(300)가 회전자(200)의 측면과 접촉되는 면적도 점진적으로 감소할 수 있다.
코일(170)에 교번 전류가 인가됨에 따라, 회전자(200)는 시계 방향과 반시계 방향으로 회전하는 것을 반복하고, 이에 따라 탄성체(300)의 만곡 정도도 주기적으로 변하게 된다. 이에 따라 진동이 발생한다.
탄성체(300)는 복수 개가 형성될 수 있다. 복수의 탄성체(300)는 각각의 일단(301)이 회전자(200)의 서로 다른 부분에 결합되고, 각각의 타단(303)이 하우징(110)의 서로 다른 부분에 결합된다.
복수의 탄성체(300)는 샤프트(130)를 기준으로 서로 대칭으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 복수의 탄성체(300)의 일단(301)이 각각 회전자(200)와 결합되는 부분은 샤프트(130)를 기준으로 대칭일 수 있다. 또한, 복수의 탄성체(300)의 타단(303)이 각각 하우징(110)과 결합되는 부분은 샤프트(130)를 기준으로 대칭일 수 있다. 따라서 일 탄성체(300)를 샤프트(130)를 기준으로 회전시키면 다른 탄성체(300)와 동일하게 배치될 수 있다. 또한, 복수의 탄성체(300)는 샤프트(130)를 중심으로 균일한 간격으로 배치된다.
예를 들어, 도 4 내지 도 6에 도시된 것과 같이 탄성체(300)가 2개인 경우 일 탄성체(300)를 샤프트(130)를 중심으로 180° 회전시키면 다른 탄성체(300)와 겹쳐지게 된다. 또한, 다른 예시적인 형태로서 탄성체(300)가 3개인 경우 일 탄성체(300)를 샤프트(130)를 중심으로 120° 회전시키면 다른 탄성체(300)와 겹쳐지게 된다. 그리고 일 탄성체(300)를 샤프트(130)를 중심으로 추가로 120° 회전시키면 또 다른 탄성체(300)와 겹쳐지게 된다.
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 진동모터에 대해 설명한다. 본 실시예를 설명하는데 있어서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 것과 다른 점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 고정자(100) 일부의 평면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 회전자(200) 및 케이스(111)의 저면도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 투시평면도이다.
도 7과 도 8을 함께 참조하여, 코일(170)의 배치 형태에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 코일(170)은 브라켓(113) 상부에서 샤프트(130)를 중심으로 일측으로 편중되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 코일(170)은 브라켓(113) 상부에서 샤프트(130)를 중심으로 하는 원의 반원 부분에만 배치될 수 있다.
도 7과 도 9를 함께 참조하여, 마그네트(250)의 배치 형태에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 마그네트(250)는 회전자(200)의 하면에 배치될 수 있다. 마그네트(250)는 샤프트(130)를 중심으로 일측으로 편중되게 배치될 수 있다. 마그네트(250)는 코일(170)이 샤프트(130)를 중심으로 편중되게 배치된 경우, 코일(170)에 대응되는 위치에 마찬가지로 편중되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 마그네트(250)는 홀더(230)의 하면에 있어서 샤프트(130)를 중심으로 하는 원의 반원 부분에만 배치될 수 있다. 경우에 따라서 중량체도 홀더(230)에 있어서 마그네트(250)와 동일한 측에 편중되어 배치될 수 있다. 이에 따라 회전자(200)는 전체적인 질량의 중심이 샤프트(130)를 중심으로 일측으로 쏠리게 되고, 이러한 회전자(200)가 회전함에 따라 진동량이 더욱 증가할 수 있다.
도 10을 참조하여, 본 발명의 코일(170)과 마그네트(250)의 결합 형태에 대해 설명하도록 한다. 편중되게 배치된 코일(170)과 마그네트(250)는 외력이 가해지지 않은 초기 상태에서 서로 대향되어 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 진동 모터의 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.

Claims (21)

  1. 내부 공간을 형성하는 하우징, 일단이 상기 하우징의 하면에 결합되는 샤프트 및 상기 하우징 내부에 배치되는 코일을 포함하는 고정자;
    홀더 및 상기 홀더에 결합되고 상기 코일과 대향하는 마그네트를 포함하고, 상기 샤프트에 회전 가능하게 결합된 회전자; 및
    일단은 상기 회전자에 결합되고 타단은 상기 하우징과 결합되며, 상기 회전자의 측면 둘레의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 탄성체를 포함하는 진동모터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 일단에서 상기 타단까지 시계 방향 또는 반시계 방향 중 일 방향으로 만곡된 형태로 형성되는 진동모터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 탄성체는 외력에 의해 만곡된 정도가 변화되면, 외력이 가해지지 않은 상태의 만곡된 정도로 복원되려는 복원력을 발생하는 진동모터.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 회전자가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전하면 만곡된 정도가 증가하는 진동모터.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 회전자가 상기 일 방향과 동일한 방향으로 회전하면 만곡된 정도가 감소하는 진동모터.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 회전자가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전함에 따라 상기 회전자의 측면과의 접촉면이 점진적으로 증가하게 되는 진동모터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 일단이 상기 회전자의 측면에 결합되고, 상기 탄성체의 타단이 상기 하우징의 측면 내측에 결합되는 진동모터.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성체의 일단이 상기 회전자와 결합되는 부분과 상기 탄성체의 타단이 상기 하우징에 결합되는 부분은 상기 샤프트를 중심으로 30° 내지 150°의 각도로 위치하고,
    상기 탄성체는 외력이 가해지지 않았을 때, 상기 두 부분 사이에서 상기 샤프트를 중심으로 상기 회전자의 측면 둘레를 둘러싸는 우호(優弧, major arc)와 유사한 형상으로 형성되는 진동모터.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 제1 탄성체 및 제2 탄성체를 포함하고,
    상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 일단이 각각 상기 회전자와 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이고,
    상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 타단이 각각 상기 하우징과 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭인 진동모터.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 복수 개가 형성되는 진동모터.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 탄성체는 복수 개가 형성되고,
    상기 복수의 탄성체의 일단이 각각 상기 회전자와 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭이고,
    상기 복수의 탄성체의 타단이 각각 상기 하우징과 결합되는 부분은 상기 샤프트를 기준으로 대칭인 진동모터.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 탄성체는 각각의 일단에서 타단까지 동일한 회전 방향으로 만곡되어 형성되는 진동모터.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 코일에는 교번 전류(交番 電流)가 인가되고,
    상기 회전자는 상기 코일에 전류가 인가되면 상기 샤프트를 축으로 하여 시계 방향과 반시계 방향으로 반복하여 회전하는 진동모터.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 회전자가 반복하여 회전함에 따라 상기 탄성체가 만곡된 정도가 반복적으로 변화하는 진동모터.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 마그네트는 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중되게 배치되는 진동모터.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 코일은 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중되게 배치되는 진동모터.
  17. 제1 항에 있어서,
    일단은 상기 코일과 연결되고, 타단은 상기 하우징 외부에 위치하여 상기 코일에 신호를 인가하는 회로 기판을 더 포함하는 진동모터.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 회전자는 상기 샤프트의 외주면에 삽입된 베어링을 더 포함하는 진동 모터.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 회전자는 중량체를 더 포함하는 진동모터.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 홀더는 요크로서 기능하는 진동모터.
  21. 제1 항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 샤프트를 중심으로 일측으로 편중된 중량을 가지는 진동모터.
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