KR101274405B1 - 넓은 주파수 동작 대역의 선형 진동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 넓은 주파수 사용 범위를 갖는 선형 진동기에 관한 것으로서
내부에 소정의 공간을 가지는 케이스, 상기 케이스 일부에 고정된 코일, 상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석, 상기 영구자석과 결합된 질량체를 포함하고 상기 코일에서 발생되는 전자기력에 의해 왕복 운동하는 운동부, 상기 코일에 전원을 인가하도록 구성된 전원 연결부, 상기 케이스와 마주보고 배치되어 전원 연결부와 결합된 브라켓, 상기 케이싱에 일측면이 결합되고 또 다른 일측면이 상기 운동부에 결합된 탄성부재, 상기 케이스 또는 상기 브라켓에 설치되고 상기 운동부가 왕복 운동시 상기 운동부와 충돌에 의해 발생하는 진동력을 외부로 전달하는 충격 전달 부재를 포함하고, 상기 영구자석은 적어도 상기 질량체 외측의 일부를 감싸고 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 넓은 주파수 범위에 걸쳐 진동력이 높은 특성을 내도록 하며 입력 구동 주파수에 따라 다양한 진동 특성을 낼 수 있다.

Description

넓은 주파수 동작 대역의 선형 진동기{Linear vibrator with wide band operating Frequency}

본 발명은 넓은 주파수 동작 대역을 갖는 선형 진동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개인 휴대 단말기나 게임기 또는 리모콘 등에 장착되어 진동 발생 시 넓은 주파수 범위에 걸쳐 진동 특성을 다양하게 발생시킬 수 있도록 하는 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 주지 않고자 하는 경우 주로 사용되는데, 이러한 진동을 위해서는 소형의 진동기를 구동시켜, 그 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. 즉 휴대폰 또는 게임기에 장착된 진동기는 긴 수명, 작은 사이즈, 우수한 진동성능이 요구되고 있다. 특히 동작 주파수를 가변하여 진동을 발생시켜 체감진동을 다양하게 하고 싶은 필요성이 있다.

;

종래에는 휴대폰에 적용되고 있는 진동모터는 회전력을 발생시켜 불평형 질량의 회전부를 이용하여 기계적 진동을 얻는 방식이다. 이때 사용되는 대부분의 진동모터는 브러시와 정류자를 이용하여 전류를 공급한다.

도 1은 종래의 회전형 진동기를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 FPCB{Flexible Printed Circuit Board : 유연성 인쇄회로기판,(15)} 를 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면, 종래의 회전형 진동기(10)에서 운동체(20)에 구비된 코일(25)에 외부전원을 공급하는 방법은 다음과 같다.

먼저 케이스(11)에 고정되어 있는 리드선(17)을 통해 회전형 진동기(10)에 전원이 공급된다. 리드선(17)은 FPCB(15)에 납땜 등의 방법으로 전기적으로 연결되어 있으며, FPCB(15)에는 전기가 연결될 수 있도록 도 2와 같은 회로패턴이 형성된다.

도 2를 참조하면 FPCB(15)는 일단에 리드선(17)과 전기적으로 연결되는 리드선 연결단자(15a)가 형성되고, 타단에 브러쉬 타입의 전원연결부(19)와 전기적으로 연결되는 전원연결부 연결단자(15b)가 형성된다.

한편 운동체(20)에는 코일(25)이 위치해 있고, 코일(25)은 FPCB(15)과 전기적으로 연결되어 있다. 이와 같이 구성된 종래의 회전형 진동기(10)는 외부전원이 리드선(17)을 통해 공급되면 FPCB(15)와 브러쉬 타입의 전원연결부(19)를 통해 운동체(20)에 배치된 FPCB(15)에 전달된다. 그리고, 운동체(20)의 회로기판(13)에 전달된 전원은 FPCB(15)에 전기적으로 연결된 코일(25)로 전달되게 된다.

외부에서 전원이 인가되면 전자기력에 의해 운동체(20) 및 FPCB(15)이 회전하면서 진동이 발생되며 브러쉬 타입의 전원연결부(19)와 FPCB(15)은 마찰 운동을 하면서 전기적으로 연결된다.

그러나 이런 구조는 샤프트(21)를 중심으로 운동체(20)가 회전함으로써 진동 방향이 2축으로 진동하며 1축으로만 진동을 발생시키기는 어렵다. 그리고 회전력을 이용함으로써 회전자의 관성으로 인해 응답성이 떨어져 빠른 응답성을 요구하는 기능에는 적합하지 않다. 또 브러시와 정류자를 사용함으로써 생기는 기계적인 마찰로 인해 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

도 3은 종래의 선형 왕복 진동기의 예이다. 도면을 참조하면, 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스(510), 상기 케이스(510)의 내부 공간에 배치된 자석 요크(514)가 있고, 상기 자석 요크(514) 내측에 영구자석(513)이 장착되고, 상기 영구자석(513) 내측에 또 다른 자석 평 요크(514a)가 설치되어, 상기 자석 평요크(514a), 상기 자석 요크(514), 상기 영구자석(513)으로 일정 세기의 자기장을 만드는 자기회로부를 구성한다.

상기 영구자석(513)과 틈새를 두고 배치되고 전원 인가시 전기장을 발생시키는 진동 발생용 코일(525)이 장착된다. 그리고 상기 코일(525)에 전원을 인가하도록 구성된 전원 연결부(515)를 둔다. 보통은 전원 연결부(515)는 연성 회로기판을 많이 사용한다.

또한 상기 케이스(510) 하단에 고정되고 상기 자기회로부에 고정된 스프링 부재(523) 장착한다. 그리고 상기 자기회로부에 일체로 장착된 질량체(521)를 갖고 상기 자기회로부와 더불어 상기 스프링 부재(523)의 탄성을 이용하여 상하 진동하는 운동부를 구성한다.

따라서 상기 진동기는 공진 특성을 이용하고 있으며 공진 주파수는 다음과 같은 특성을 갖는다.

공진주파수 = C * Root(k/M) : C-상수, M-질량, k-스프링 상수

따라서 상기 수식에서 보면 질량이나 스프링 상수가 변하면 공진 주파수가 변함을 알 수 있다. 즉 운동부와 케이스(510) 사이에 스프링 부재(523)가 서로 연결되어서 상호 공진 특성을 나타내며 왕복 운동을 한다. 즉 공진 주파수 대역에서 입력 대비 높은 효율의 진동 특성을 나타내고 공진 지점 이외에는 효율이 낮고 상대적으로 진동특성도 매우 낮아 실질적으로 공준 주파수 대역에서만 사용하고 있다.

즉 주파수 사용 범위가 공진 주파수 부근에 매우 협소한 대역폭으로 거의 고정되어 있고 보통 공진 주파수 부근의 사용 가능한 주파수 범위가 20Hz를 넘지 않고 있다.

따라서 주파수 제어를 통한 다양한 진동제어가 불가능하다. 따라서 동작 주파수를 가변시켜 진동을 다양하게 함으로써 체감 진동의 느낌을 다양하게 하는데 있어서 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 선형진동기의 진동 성능을 향상시킴과 동시에,

솔레노이드의 진동 특성과 공진 리니어모터의 진동 특성을 복합적으로 나타나게 함으로써 넓은 주파수 범위에 걸쳐 진동력이 높은 특성을 내도록 하여 입력 구동 주파수에 따라 다양한 진동 특성을 낼 수 있는 선형 진동기를 제공하는 것이다

이러한 목적을 달성하기 위하여 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스,

상기 케이스 일부에 고정된 코일, 상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석,

상기 영구자석과 결합된 질량체를 포함하고 상기 코일에서 발생되는 전자기력에 의해 왕복 운동하는 운동부, 상기 코일에 전원을 인가하도록 구성된 전원 연결부,

상기 케이스와 마주보고 배치되어 전원 연결부와 결합된 브라켓, 상기 케이싱에 일측면이 결합되고 또 다른 일측면이 상기 운동부에 결합된 탄성부재, 상기 케이스 또는 상기 브라켓에 설치되고 상기 운동부가 왕복 운동시 상기 운동부와 충돌에 의해 발생하는 진동력을 외부로 전달하는 충격 전달 부재를 포함하고, 상기 영구자석은 적어도 상기 질량체 외측의 일부를 감싸고 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석은 상기 질량체 외측에 배치되되 원통형 형상을 가질 수 있다. 상기 코일은 상기 영구자석을 감싸고 상기 케이스 내측에 배치되되, 상기 운동부의 운동 방향과 같은 방향의 코일 외측면이 케이스에 밀접하게 배치될 수 있다. 상기 탄성 부재 및 충격 전달 부재는 복수 개로 할 수 있다. 상기 운동부는 내측에 구멍이 있고 그 속에 마찰부재가 결합될 수 있다. 그리고 상기 케이스와 상기 브라켓 사이에 지지축이 형성될 수 있다. 상기 영구자석의 일부에 자성체 성질을 가진 플레이트를 부착하여 자기회로 효율을 높이고 용접 특성을 개선할 수 있다.

또한 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스, 상기 케이스 일부에 고정된 복수개의 코일, 상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석, 상기 영구자석과 결합된 질량체를 포함하고 상기 코일에서 발생되는 전자기력에 의해 왕복 운동하는 운동부, 상기 코일에 전원을 인가하도록 구성된 전원 연결부, 상기 케이스와 마주보고 배치되어 전원 연결부와 결합된 브라켓, 상기 케이싱에 일측면이 결합되고 또 다른 일측면이 상기 운동부에 결합된 탄성부재, 상기 케이스 또는 상기 브라켓에 설치되고 상기 운동부가 왕복 운동시 상기 운동부와 충돌에 의해 발생하는 진동력을 외부로 전달하는 충격 전달 부재를 포함하고, 상기 운동부와 상기 케이스 사이에 마찰부재를 배치하는 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고 상기 영구자석은 복수개로 구성되어 상기 질량체 외측에 배치되되 상기 충격 전달 부재와 마주보고 배치될 수도 있다. 상기 코일은 상기 영구자석을 감싸고 상기 케이스 내측에 복수 개로 배치되되, 상기 운동부의 운동 방향과 같은 방향의 코일 외측면이 케이스에 밀접하게 배치할 수 있다.

본 발명에 따르면, 선형진동기의 진동 성능을 향상시킴과 동시에, 넓은 주파수 범위에 걸쳐 진동력이 높은 특성을 내도록 하여 입력 구동 주파수에 따라 다양한 진동 특성을 낼 수 있는 선형 진동기가 제공된다.

도 1은 종래의 회전형 진동기를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 FPCB를 나타내는 도면.
도 3은 도 종래의 선형 진동기의 예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단면도
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 도 4의 분해 사시도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 단면도
도 7는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 단면도
도 8은 본 발명에 실시 예에 따른 도 7의 분해 사시도
제 9도 본 발명의 실시 예에 따른 특성 곡선의 예
도 10은 제품 구조에 따른 특성 곡선 예

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단면도이고 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 도 4의 분해 사시도이다. 도면에 따르면 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스(110), 상기 케이스(110) 내측면 일부에 고정된 코일(125)이 있고, 상기 코일(125)과 인접하여 배치되되 전자기적인 힘이 가장 효율적으로 작용할 수 있도록 상기 코일(125) 내측에 배치된 영구자석(113), 상기 영구자석(113)과 일체로 결합된 질량체(121)를 포함하고 상기 코일(125)에서 발생되는 전자기력에 의해 왕복 운동하는 운동부를 구성한다. 이 때 질량체(121)는 좁은 공간에서 높은 진동력을 발생시키기 위하여 주로 비중이 높은 텅스텐 성분이 포함된 부품을 사용한다. 그리고 상기 코일(125)에 전원을 인가하도록 구성된 전원 연결부(115)가 있으며 전원연결부(115)는 두께를 낮추고 작업성을 좋게 하기위하여 주로 연성회로 기판을 많이 사용한다, 그리고 상기 케이스(110)와 마주보고 배치되어 상기 전원 연결부(115)와 결합된 브라켓(111)이 있고, 상기 케이스(110)에 일측면이 결합되고 또 다른 일측면이 상기 운동부에 결합된 탄성부재(123)가 배치된다. 그리고 상기 영구자석(113)은 상기 운동부의 운동방향으로 착자가 되어 있다. 따라서 외부로부터 전원 연결부(115)에 교류 입력이 들어오면 이 입력에 따라 전원 연결부(115)와 연결된 상기 코일(125)에 교류 전류가 흐르며, 이 전류의 방향에 따라 전자계가 형성되되 교류 입력에 따라 자계의 방향이 바뀌어가며 형성된다. 그리고 상기 코일(125) 내측에 배치된 영구자석(113)은 상기 코일(125)에서 발생된 전자계의 방향에 따라 힘이 발생하며 그 힘에 의해 상기 운동부가 왕복 운동을 하게 된다. 상기 탄성부재(123)는 상기 운동부가 왕복운동을 하거나 정지 상태에서 상기 운동부를 지지하는 역할을 하며 상기 운동부의 질량과 상기 탄성부재(123)의 스프링 상수에 의해 발생되는 공진 특성을 낼 수 있다. 따라서 외부로부터 전원 연결부(115)에 교류 신호를 입력하되 상기 공진 특성을 갖는 공진주파수로 입력이 들어오면 상기 운동부는 공진 특성에 의해 작은 입력 신호에도 높은 진동력을 낼 수 있다.

그러나 공진 특성 구간이 아닌 다른 주파수 구간에서는 상기 탄성부재(123)는 상기 운동부가 왕복운동을 하는데 방해하는 요소로 작용한다. 따라서 일반적으로 스피커나 제 1도에서 보여준 종래의 선형 진동기의 등의 제품에서 사용되는 전자계 구조로는 작은 공간에서 높은 진동력을 내는데 한계가 있다. 따라서 전자계적인 힘의 발생을 최대로 키우기 위해서는 코일(125)과 영구자석(113)을 외곽으로 배치함으로써 반경이 커짐에 따른 면적이 제곱에 비례하여 전자계의 힘을 최대로 키울 수 있게 고안하였다. 그리고 상기 탄성부재(123)을 상기 운동부에 고정 시 보통 용접이나 본딩을 통해 고정하나 상기 질량체(121)에 용접으로 고정하는 경우 작업이 어렵고 특히 상기 질량체(121)가 낙하에서 쉽게 파손되는 경향이 있다. 따라서 이런 문제를 해결하기 위해 상기 질량체(121) 일부에 플레이트(118)를 결합하여 사용할 수 있다 이때 재질은 상기 탄성부재(123)와 동일 재질을 많이 사용되며 SUS 등의 금속성 재질이 많이 사용된다. 그러나 공진 특성 구간이 아닌 다른 주파수 구간에서는 상기 탄성부재(123)로 진동력을 전달하기에는 한계가 있다. 따라서 높은 진동력을 내기 위해서 상기 운동부가 상기 케이스(110) 또는 상기 브라켓(111)을 칠수 있을 정도로 상기 코일(125)에 입력을 크게 인가할 수 있다. 이때는 상기 운동부가 상기 케이스(110) 또는 상기 브라켓(111)과 직접 부딪히면 금속성 소음이 발생한다. 따라서 상기 케이스(110) 또는 상기 브라켓(111)에 설치되고 상기 운동부가 왕복 운동시 상기 운동부와 충돌에 의해 발생하는 진동력을 외부로 전달하고 소음을 줄이는 충격 전달 부재(120)를 배치한다. 충격 전달 부재(120)는 진동량과 소음의 한계에 따라 다양한 재질이 사용될 수 있으나 대체적으로 고무, 실리콘, 발포 수지등의 재질이 주로 사용된다. 때에 따라서는 홈을 두고 자성유제 등의 액상을 사용하여 완충작용을 하는 경우도 있다.

제 6도는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 단면도이다.

운동부의 안정된 왕복운동을 위해 복수개의 탄성부재(123)를 사용하였다. 또한 도 6의 (a)는 상기 케이스(110)와 상기 브라켓(111)에 각각 지지되고 운동부 내측을 관통하는 지지축(140)을 두고 상기 지지축(140)을 따라 이동 가능하게 하도록 상기 운동부 내측에 상기 지지축(140)을 감싸고 이격되어 배치된 마찰부재(141)들 두었다. 이에 따라 상기 운동부가 일정한 방향으로 왕복 운동을 할 수 있으며 충격, 낙하 등의 외부 환경에 영향을 적게 받고 견고하게 동작할 수 있다. 도 6의 (b)는 도 4와 유사하되 복수 개의 탄성부재(123)를 가짐으로써 안정된 위치를 유지하며 외부 환경에 영향을 적게 받고 견고하게 동작할 수 있다.

도 7는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 단면도이고

도 8은 본 발명에 실시 예에 따른 도 7의 분해 사시도이다.

도면에 따르면 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스(110), 상기 케이스(110) 내측면 일부에 고정된 복수 개의 코일(125)이 있고, 상기 코일(125)과 인접하여 배치되되 전자기적인 힘이 가장 효율적으로 작용할 수 있도록 상기 코일(125) 내측에 배치된 영구자석(113), 상기 영구자석(113)과 일체로 결합된 질량체(121)를 포함하고 상기 코일(125)에서 발생되는 전자기력에 의해 왕복 운동하는 운동부를 구성한다. 그리고 상기 케이스(110)와 마주보고 배치되어 상기 전원 연결부(115)와 결합된 브라켓(111)이 있고, 상기 케이스(110)에 일측면이 결합되고 또 다른 일측면이 상기 운동부에 결합된 탄성부재(123)가 배치된다. 이 때 상기 코일(125)과 상기 영구자석(113)은 상기 운동부의 운동방향에서 바라볼 때 대체적으로 직사각형 형상을 가지고 있다. 그리고 전자계의 효율을 높이고 높은 진동력을 발생시키기 상기 운동부가 정지상태나 동작상태에서 항상 상기 영구자석(113)의 일부가 상기 코일(125) 내측에 인접하여 배치도도록 고안하였다. 즉 상기 운동부가 왕복 운동시 상기 영구자석(113)의 일부가 상기 코일(125)의 일측 내부에 위치하면 다른 일측면의 영구자석(113)은 상기 또 다른 코일(125)의 내측을 벗어날 있으나 상기 복수 개의 영구자석(113)이 동시에 상기 코일(125) 내측을 완전히 벗어나 응답특성과 진동력이 줄어드는 경우가 발생하지 않도록 고안하였다.

그리고 복수개의 전자계 회로를 구성함으로써 죄우간의 평형을 유지하고 높은 전자력을 발생시키도록 고안하였다. 특히 영구자석의 표면에 플레이트(118)를 두어 전자계 효율을 높이고 탄성부재(123)을 용이하게 고정하도록 하였다. 이 때 플레이트(118)은 주로 강자성체인 철판을 많이 사용한다. 자기 효율을 높이기 위해 아몰퍼스를 사용할 수도 있다. 그리고 상기 코일(125)에 전원을 인가하도록 구성된 전원 연결부(115)가 있다. 그리고 상기 영구자석(113)은 상기 운동부의 운동방향으로 착자가 되어 있다. 따라서 외부로부터 전원 연결부(115)에 교류 입력이 들어오면 이 입력에 따라 전원 연결부(115)와 연결된 상기 코일(125)에 교류 전류가 흐르며, 이 전류의 방향에 따라 전자계가 형성되되 교류 입력에 따라 자계의 방향이 바뀌어가며 형성된다. 그리고 상기 코일(125) 내측에 배치된 영구자석(113)은 상기 코일(125)에서 발생된 전자계의 방향에 따라 힘이 발생하며 왕복운동을 한다. 또한 상기 케이스(110)에 설치되고 상기 운동부가 왕복 운동시 상기 운동부와 충돌에 의해 발생하는 진동력을 외부로 전달하고 소음을 줄이는 충격 전달 부재(120)를 배치하였다. 특히 상기 운동부가 왕복 운동 시 초기 기동 시나 외부 충격 또는 상기 운동부의 불완전한 운동 등으로 인해 운동 방향과 직각 방향으로 부딪혀서 소음이 발생할 수 있다. 이러한 소음을 방지하기 위하여 상기 운동부와 상기 케이스(110) 또는 상기 브라켓(111) 사이에 상기 운동부의 운동방향과 직각 방향으로 소음 방지 부재(150)을 설치하였다. 상기 소음 방지부재(150)는 수지 재료를 사용하여 0.5mm 이하의 얇은 필름 형상으로 구성되어 있다. 특히 상기 소음 방지부재(150)의 효과를 극대화하기 위해 도 7 및 도 8에서와 같이 상기 소음 방지부재(150)의 일측면을 상기 케이스(110) 또는 상기 브라켓(111) 와 이격시켜 구성함으로써 탄성효과를 주도록 구성할 수 있다. 특히 도 7에서 본 바와 같이 본 고안은 두께를 필요에 따라 낮추고 폭이나 길이를 키울 수 있는 구조로 고안함으로써 얇고도 진동력이 강한 선형 진동기의 구현이 가능하도록 하였다.

제 9도 본 발명의 실시 예에 따른 특성 곡선의 예이고 도 10은 제품 구조에 따른 특성 곡선 예이다. 도 3과 같이 구성된 기존의 선형 진동기는 제 9도에서 나타난 바와 같이 고정 주파수형 특성 곡선을 갖는다. 만일 선형진동기가 모바일 폰 등에서 사용될 수 있는 진동량의 최소 한계가 P0라면 기존의 선형 진동기는 주파수 구간을 F1에서 F2 구간 밖에 사용할 수 가 없다. 실질적으로 이 구간은 20Hz를 넘지 않은 경우가 거의 대부분이다. 따라서 기존의 선형 진동기로는 구동 주파수가 고정되어 있다고 할 수 있다. 이에 따라 인간이 느끼는 체감 진동도 단순할 수 밖에 없다.

만일 도 9에서 나타난 가변주파수형 특성을 갖는다면 사용주파수를 0 Hz에서 F2 까지 넓은 범위에 걸쳐 사용할 수 있으므로 주파수 가변에 의해 다양한 진동 패턴을 가질 수 있어서 이에 따른 체감 진동도 다양화 할 수 있고 실감나는 진동을 구현할 수 있는 장점이 있다. 실질적으로 손으로 느끼는 촉감 진동력과 수신 상태를 알려주는 Alert 기능에서 필요한 진동력은 차이가 있으며 Alert 기능에서 필요한 진동력이 더 크다. 따라서 손으로 느끼는 촉감 진동력은 0 Hz에서 F2 까지 다양하게 사용하되 수신 상태를 알려주는 Alert 기능을 위해서는 Fc 주파수를 사용하면 작은 입력 신호로도 공진 특성을 이용하여 높은 진동량을 얻을 수 있다. 즉 주파수 가변에 의해 다양한 진동 패턴을 가질 수 있고 이에 따른 체감 진동도 다양화 할 수 있어서 실감나는 진동을 구현할 수 있다. 도 10의 제품 구조에 따른 특성 곡선 예를 보면 도 4 및 도 6에서 케이스(110)와 사이에 개제된 탄성부재(123)가 누락된 경우에는 상기 운동부의 왕복 운동이 코일(125)에 인가된 교류 입력에 의해 좌우된다. 그리고 탄성부재(123)가 없는 경우에는 공진현상이 발생하지 않고 진동량의 특성이 도 10의 (a)와 같은 특성을 나타낸다. 이 경우에는 넓은 주파수 법위에 걸쳐 동작은 가능하나 공진 현상을 이용하지 못함으로써 대체적으로 진동량이 작고 동일 진동량을 내기 위해 공진형 선형 진동기 대비 높은 입력이 필요하다. 따라서 Alert 기능에 필요한 진동량을 내기 위해서는 많은 입력이 소모된다. 그리고 도 3과 같이 구성된 기존의 선형 진동기는 도 10의 (b)와 같은 특성곡선을 갖는다. 그러나 이 경우에는 사용할 수 있는 주파수 법위가 한정된다. 도 10의 (c ) 경우에는 상기 (a)와 (b)의 단점을 극복하도록 고안된 것으로 이 경우에는 넓은 주파수 법위에 걸쳐 동작은 가능고 임의 주파수에서 공진 현상을 이용하여 적은 입력에서도 Alert 기능에 필요한 진동량을 충분히 낼 수 있도록 고안되었다. 이러한 기능을 달성하기 위하여 본 고안의 실시 예에서와 같이 공진 특성이 나타나지 않은 구간에서도 탄성부재(123)로 인해 발생하는 운동을 방해하는 힘을 충분히 극복하고도 높은 진동력을 내기 위해 전자기적인 힘을 극대화하도록 고안하였다. 즉 전자계적인 힘의 발생을 최대로 키우기 위해서는 코일(125)과 영구자석(113)을 외곽으로 배치함으로써 반경이 커짐에 따른 면적이 제곱에 비례하여 전자계의 힘을 최대로 키울 수 있게 고안하였다.

또한 상기 케이스(110) 또는 상기 브라켓(111)에 설치되고 상기 운동부가 왕복 운동시 상기 운동부와 충돌에 의해 발생하는 진동력을 외부로 전달하고 소음을 줄이는 충격 전달 부재(120)를 배치하였다. 그리고 전자계의 효율을 높이고 높은 진동력을 발생시키기 상기 운동부가 정지상태나 동작상태에서 항상 상기 영구자석(113)의 일부가 상기 코일(125) 내측에 인접하여 배치도도록 고안하였다 그리고 경우에 따라서는 복수 개의 영구자석과 복수 개의 코일로 이루어진 전자계 회로를 구성함으로써 죄우간의 평형을 유지하고 높은 전자력을 발생시키도록 고안하였다.

즉, 본 발명에 따른 솔레노이드의 진동 특성과 공진 리니어모터의 진동 특성을 복합적으로 가진 선형 진동기는, 선형진동기의 진동 성능을 향상시킴과 동시에 넓은 주파수 범위에 걸쳐 진동력이 높은 특성을 낼 수 있으며 입력 구동 주파수에 따라 다양한 진동 특성을 낼 수 있다

이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

100 : 선형 진동기
110 : 케이스 111 : 브라켓
112 : 운동부 113 : 영구자석
115 : 전원 연결부 118 : 플레이트
120 : 충격 전달 부재 부재 121 : 질량체
123 : 탄성 부재 125 : 코일
140 : 지지축 141 : 마찰 부재
150 : 소음 방지 부재

Claims (12)

1. 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스,
   상기 케이스 일부에 고정된 코일,
   상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석,
   상기 영구자석과 결합된 질량체를 포함하고 상기 코일에서 발생되는 전자기력에 의해 왕복 운동하는 운동부,
   상기 코일에 전원을 인가하도록 구성된 전원 연결부,
   상기 케이스와 마주보고 배치되어 상기 전원 연결부와 결합된 브라켓,
   상기 케이스에 일측면이 결합되고 또 다른 일측면이 상기 운동부에 결합된 탄성부재,
   상기 케이스 또는 상기 브라켓에 설치되고 상기 운동부가 왕복 운동 시 상기 운동부와 충돌에 의해 발생하는 진동력을 외부로 전달하는 충격 전달 부재를 포함하고,
   상기 영구자석은 적어도 상기 질량체 외측의 일부를 감싸고 배치되는 것을 특징으로 하는 선형 진동기
   
   
   
   
   
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 영구자석은 상기 질량체 외측에 배치되되 원통형 형상을 가진 것을 특징으로 하는 선형 진동기
3. 제1항에 있어서,
   상기 코일은 상기 영구자석을 감싸고 상기 케이스 내측에 배치되되, 상기 운동부의 운동 방향과 같은 방향의 코일 외측면이 케이스에 밀접하게 배치된 것을 특징으로 하는 선형 진동기
4. 제1항에 있어서,
   상기 탄성 부재 및 충격 전달 부재는 복수 개로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형 진동기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 운동부는 내측에 구멍이 있고 그 속에 마찰부재가 결합된 것을 특징으로 하는 선형 진동기.
   
   
   
   
   
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 케이스와 상기 브라켓 사이에 지지축이 형성된 것을 특징으로 하는 선형 진동기.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 영구자석의 일부에 자성체 성질을 가진 플레이트를 부착하는 것을 특징으로 하는 선형 진동기.
   
8. 내부에 소정의 공간을 가지는 케이스,
   상기 케이스 일부에 고정된 복수개의 코일,
   상기 코일과 인접하여 배치된 영구자석,
   상기 영구자석과 결합된 질량체를 포함하고 상기 코일에서 발생되는 전자기력에 의해 왕복 운동하는 운동부,
   상기 코일에 전원을 인가하도록 구성된 전원 연결부,
   상기 케이스와 마주보고 배치되어 전원 연결부와 결합된 브라켓,
   상기 케이스에 일측면이 결합되고 또 다른 일측면이 상기 운동부에 결합된 탄성부재,
   상기 케이스 또는 상기 브라켓에 설치되고 상기 운동부가 왕복 운동 시 상기 운동부와 충돌에 의해 발생하는 진동력을 외부로 전달하는 충격 전달 부재를 포함하고,
   상기 운동부와 상기 케이스 사이에 마찰부재를 배치하는 것을 특징으로 하는 선형 진동기
9. 제8항에 있어서,
   상기 영구자석은 복수개로 구성되어 상기 질량체 외측에 배치되되 상기 충격 전달 부재와 마주보고 배치된 것을 특징으로 하는 선형 진동기
10. 제8항에 있어서,
    상기 코일은 상기 영구자석을 감싸고 상기 케이스 내측에 복수 개로 배치되되, 상기 운동부의 운동 방향과 같은 방향의 코일 외측면이 케이스에 밀접하게 배치된 것을 특징으로 하는 선형 진동기
11. 제8항에 있어서,
    상기 탄성 부재 및 충격 전달 부재는 복수 개로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형 진동기.
12. 제8항에 있어서,
    상기 영구자석의 일부에 자성체 성질을 가진 플레이트를 부착하는 것을 특징으로 하는 선형 진동기.
    
    
    

Images