KR100541113B1

KR100541113B1 - 패턴코일형 수직진동자

Info

Publication number: KR100541113B1
Application number: KR1020040050999A
Authority: KR
Inventors: 원성홍; 홍성표; 최준; 김주호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2006-01-11
Also published as: CN1714946A; JP2006020485A; US20060001324A1

Abstract

본 발명은 일정크기의 내부공간을 갖는 하우징 ; 상기 하우징의 내부공간에 배치되고, 수직방향으로 착자되는 마그네트와, 상기 마그네트가 내부에 고정배치되는 요크로 이루어진 자기회로부; 상기 하우징에 상단이 고정되고, 상기 자기회로부에 하단이 고정되어 상기 자기회로부를 상하로 탄력지지하는 스프링부재; 상기 요크에 조립되는 분동을 상기 자기회로부에 일체로 갖추어 상기 자기회로부와 더불어 스프링부재를 매개로 상하진동되는 진동부;및 상기 하우징의 하부를 밀폐하는 베이스의 상부면에 패턴인쇄되고, 상기 마그네트에서 누설되는 자기장과 쇄교하면서 전원인가시 직상방으로 힘을 발생하도록 전원이 공급되는 패턴코일;을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면, 전류가 흐르는 코일을 베이스에 패턴인쇄하여 구성부품수및 제조공정수를 줄일 수 있으며, 제품의 박형화를 도모할 수 있다.

수직진동자, 하우징, 요크, 마그네트, 분동, 패턴코일, 세라믹시트

Description

패턴코일형 수직진동자{A VERTICAL VIBRATOR OF PATTERN COIL TYPE}

도 1은 일반적인 편평형 진동모터의 단면도이다.

도 2은 일반적인 다기능 엑츄에이터의 단면도이다.

도 3은 일반적인 수직진동자의 단면도이다.

도 4(a)는 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자의 제 1실시예를 도시한 것으로써,

a)는 하부플레이트를 구비하지 않은 단면도이고,

b)는 하부플레이트를 구비한 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자의 제 1실시예를 도시한 분해사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자의 제 2실시예를 도시한 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자의 제 2실시예를 도시한 분해사시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자에 구비되는 베이스의 다른 실시예로써,

a)는 종단면도이고,

b)는 분해사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100,100' : 수직진동자 110 : 하우징

115 : 베이스 116 : 주입공

120 : 자기회로부 122,122' : 요크

124,124' : 마그네트 126 :하부플레이트

130 : 스프링부재 131 : 고정링

132 : 탄성다리 133 : 고정원반

140 : 진동부 142,142' : 분동

142a,142a' : 중앙공 150,150a,150b,150c: 패턴코일

151a,151b,151c : 세라믹시트 152b,153a,153c : 비어홀

본 발명은 수직진동자에 관한 것으로, 보다 상세히는 전류가 흐르는 코일을 베이스에 패턴인쇄하여 구성부품수및 제조공정수를 줄일 수 있으며, 제품의 박형화를 도모할 수 있는 패턴코일형 수직진동자에 관한 것이다.

일반적으로 통신기기에서 착신을 하기 위해 많이 사용되는 것이 벨소리와 진동이다. 진동을 위해서는 소형의 진동모터를 구동시켜 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기전체가 진동을 할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.

현재 휴대폰과 같이 통신기기에 적용되고 있는 착신수단중 하나인 진동모터는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로써,휴대폰에 탑재되어 무음 착신알림용으로 사용되고 있다.

그러나, 휴대폰시장이 급속도로 팽창되고 있고, 이와 더불어 여러 가지 기능이 휴대폰에 부가되는 추세에 따라 휴대폰 부품의 소형화, 고품질화가 요구되어지는 상황에서 진동모터 또한 기존제품의 단점을 개선하고, 품질을 획기적으로 개선을 시키는 새로운 구조의 제품개발의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

도 1은 일반적인 진동모터의 단면도로써, 도시한 바와같이, 편평형 또는 코인형(coin type) 진동모터(1)는 고정자(20)에 대하여 샤프트(31)를 중심으로 하여 회전가능하게 구비되는 회전자(10)와, 상기 회전자(10)와 고정자(20)를 내부수용하는 하우징(30)으로 구성된다.

상기 고정자(20)의 하부기판(21)에 장착되는 브러쉬(25)를 통해 외부로부터 전원이 인가되면, 상기 한쌍의 브러쉬(25)에 서로 다른 극성의 전류가 유도되며, 상기 브러쉬(25)의 상단은 상기 회전자(10)의 상부기부(11)하부면에 구비되는 정류자(15)와 탄력적으로 접촉되기 때문에, 상기 브러쉬(25)와 접촉되는 정류자(15)를 통해 상기 회전자(10)에 구비된 권선코일(12)에 전원을 공급하게 된다.

그리고, 상기 권선코일(12)에 유도되는 전류의 흐름방향에 의한 전기장과 상기 고정자(20)의 구비된 마그네트(22)에 의한 자기장간의 상호작용에 의하여 상기 회전자(10)는 샤프트(31)를 중심으로 하여 일방향으로 회전하게 된다.

이때, 상기 회전자(10)의 회전시마다 상기 브러쉬(25)와 이에 접촉하는 정류자(15)의 세그먼트간의 접점이 변하면서 전원극성이 계속적으로 바뀌게 되므로 무게중심이 편중된 회전자(10)는 지속적으로 회전하면서 착신신호인 진동을 유발하게 된다.

도 1에서 미설명 부호 14는 상기 권선코일, 중량체를 감싸는 절연물이며, 32는 베어링부재이며, 35는 상기 하우징(30)의 개방된 하부를 밀폐하는 베이스이다.

이러한 진동모터(1)는 외부전원공급시 편심배치된 중량체를 갖는 회전자(10)를 회전시킴으로써 기계적 진동을 얻는 방식을 사용하고 있으며, 상기 회전자(10)의 회전력은 대부분이 브러쉬(25)와 정류자(15)간의 접점을 통한 정류작용을 거쳐 회전자(10)의 코일에 전류를 공급하는 정류자 또는 브러쉬형 모터구조로 구현된다.

그러나, 이러한 형태를 갖는 모터의 구동시 상기 브러쉬(25)가 정류자(15)의 세그먼트와 또다른 세그먼트사이의 극간을 지나면서 기계적인 마찰과 전기적인 스파크(Spark)및 마모를 발생시키고, 이로 인해 블랙파우더(Black Powder)와 같은 이물을 생성하여 모터의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.

이에 따라, 이러한 종래 정류자 또는 브러쉬형 진동모터의 단점을 보완하기 위하여, 진동계의 공진주파수를 이용하여 음향및 상하진동을 유발시키는 수단인 다기능 엑츄에이터가 개발되었다.

도 2는 일반적인 다기능 엑츄에이터의 단면도로써, 도시한 바와같이 엑츄에이터(2)는 내부공간을 갖는 본체케이스(40)와, 상기 본체케이스(40)의 상부에 장착되고, 신호원에 따라 음향을 발생시키는 음향발생용 코일(52)을 저면에 장착한 떨림판(50)과, 상부면에 상부플레이트(62)를 장착하여 자기회로를 형성하도록 수직하게 착자되는 마그네트(60), 상기 상부플레이트(62), 마그네트(60)가 올려지는 요크(64)와 더불어 진동체를 이루는 분동(65)와, 상기 진동체를 본체케이스(40)내에 탄려지지하는 판스프링(66)및 상기 진동체의 직하부에 구비되어 진동을 발생시키는 진동발생용 코일(42)로 구성된다.

도 2에서 미설명부호 43은 상기 본체케이스(40)의 상부를 덮는 상부케이스이고, 44는 상기 진동발생용 코일(42)이 구비되는 베이스이다.

이러한 엑츄에이터(2)는 리드선(미도시)을 통해 음향발생용 코일(52) 또는 진동발생용 코일(42)로 각각 외부전원을 공급하여 음향과 진동을 각각 선택적으로 발생시킬 수 있도록 구성된 것으로써, 상기 음향발생용 코일(52)에 전원이 공급되면, 상기 마그네트(60), 상부플레이트(62)및 요크(64)로 이루어진 자기회로에서 발생되는 자기장과 상기 진동발생용 코일(52)사이에 발생되는 전기장의 상호작용에 의하여 상기 떨림판(50)이 미세하게 떨리면서 음향을 발생시키는 것이다.

또한, 상기 진동발생용 코일(42)에 외부전원이 공급되면, 상기 마그네트(60), 상부플레이트(62)및 요크(64)로 이루어진 자기회로에서 발생되는 자기장과 상기 진동발생용 코일(42)에서 발생되는 전기장간 상호작용에 의하여 상기 마그네트(60), 상부플레이트(62), 요크(64)및 분동(65)를 포함하는 진동체가 판스 프링(66)을 매개로 하여 매달려 있기 때문에, 상하방향으로 진동하게 되는 것이다.

이때, 상기 진동체는 진동발생용 신호의 세기및 주파수에 따란 진동체의 운동크기가 변화하게 되는데, 상기 진동체의 상하진동폭이 사전에 설정된 값보다 크게 발생되면, 상기 진동체가 상측 구조물인 음향발생용 코일(52)이나 하측 구조물인 진동발생용 코일(42)에 접촉되면서 터치음을 발생시킨다. 이에 따라, 도 2에 도시한 바와같이, 상기 요크(64)의 하부면에는 상기 진동체와 하부구조물간의 접촉시 충격을 흡수하는 댐핑역활을 하는 자성유체(70)를 구비하였다.

그러나, 이러한 엑츄에이터(2)는 구성부품수가 많고, 구조가 복잡하여 제품을 소형화하고 단순화하는데 한계가 있고, 제조원가를 상승시키는 문제점이 있었다.

이에 따라, 상기한 엑츄에이터(2)의 단점을 보완하기 위하여, 구성부품수가 적고, 구조가 간단하면서 수직방향의 상하진동을 발생시키는 수직진동자(3)가 개발되었다.

도 3은 일반적인 수직진동자의 단면도로써, 도시한 바와같이, 상기 수직진동자(3)는 일정크기의 내부공간을 갖는 케이스(81)와, 수직으로 착자된 마그네트(82), 상기 마그네트(82)와 더불어 자기회로를 형성하도록 내부에 마그네트(82)가 장착되는 요크(84)및 상기 요크(84)의 외부에 장착되는 분동(85)를 포함하는 진동체를 상하를 진동시키도록 상기 하우징(81)과 요크(85)사이에 장착되는 스프링부재(86)및 상기 하우징(81)의 하부를 밀폐하는 베이스(88)의 상부면에 구비 되는 진동발생용 코일(87)등으로 구성된다.

이러한 구성을 갖는 수직진동자(3)의 작동은, 상기 진동발생용 코일(87)에 전원이 공급되면, 상기 마그네트(82), 요크(84)로 이루어진 자기회로에서 발생되는 자기장(B)의 흐름인 자속은 상기 마그네트(82)의 하부면으로부터 누설되어 상기 진동발생용 코일(87)과 쇄교하여 상기 요크(84)의 하부단으로 흐르는 경로를 형성하게 된다. 이로 인하여, 상기 자기회로의 자기장과 코일의 전기장간의 상호작용에 의하여 상기 마그네트(82), 요크(84)및 분동(85)을 포함하는 진동체가 스프링부재(86)를 매개로 하여 하우징(81)내에 매달려 있기 때문에, 상하방향으로 진동하게 되는 것이다.

그러나, 상기 베이스(88)의 상부면에 진동발생용 코일(87)을 장착하는 종래의 작업은, 작업자가 별도의 작업라인에서 원통으로 권선완료된 코일(87)을 베이스(88)상에 배치한 상태에서 미도시된 리이드선과 전기적으로 연결되도록 납땜하거나 본딩제로서 본딩하여 고정하였다. 이때, 작업자는 상기 코일(87)의 중심이 상기 요크(122)의 동심원과 일치되고, 수직도는 상기 요크(122)의 중심을 관통하는 수직축과 일치되도록 코일조립작업을 신중하고, 정밀하게 수행하여야 한다.

이러한 경우, 상기 베이스(88)에 코일(87)을 납땜/본딩 고정하는 제조공정이 매우 복잡하고, 상기 코일(87)의 동심원과 수직도를 자기회로에 일치시키면서 제조하는 공정이 매우 번거로우며, 작업자의 업무부담을 가중시키기 때문에, 완제품의 제조원가를 상승시키고, 작업생산성을 저하시키는 요인이 된다.

또한, 상기 분동(85)을 포함하는 진동체의 상하진동폭을 안전하게 확보하기 위해서는, 상기 베이스(88)상에 고정되는 코일(87)의 형성높이(h)를 고려하여 수직진동자(3)의 두께(T)를 설계해야만 하기 때문에, 두께가 얇은 박형 수직진동자를 제조하는데 한계가 있었다.

그리고, 상기 하우징(81)의 제한된 내부공간에서 상하진동되는 진동체의 상하변위폭은 베이스(88)상에 고정되는 코일(87)의 형성높이(h)를 고려하여 설계되어야만 하기 때문에 충분한 진동량을 얻을 수 없었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로써, 그 목적은 구성부품수및 제공공정수를 줄여 제조원가를 절감하고, 제품두께를 줄여 제품의 소형화를 도모하는 패턴코일형 수직진동자를 제공하고자 한다.

본 발명의 또다른 목적은 제한된 내부공간에서 상하진동되는 진동부의 상하변위폭을 최대로 확보하여 충분한 진동량을 얻을 수 있는 패턴코일형 수직진동자를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

일정크기의 내부공간을 갖는 하우징 ;

상기 하우징의 내부공간에 배치되고, 수직방향으로 착자되는 마그네트와, 상 기 마그네트가 내부에 고정배치되는 요크로 이루어진 자기회로부;

상기 하우징에 상단이 고정되고, 상기 자기회로부에 하단이 고정되어 상기 자기회로부를 상하로 탄력지지하는 스프링부재;

상기 요크에 조립되는 분동을 상기 자기회로부에 일체로 갖추어 상기 자기회로부와 더불어 스프링부재를 매개로 상하진동되는 진동부;및

상기 하우징의 하부를 밀폐하는 베이스의 상부면에 패턴인쇄되고, 상기 마그네트에서 누설되는 자기장과 쇄교하면서 전원인가시 직상방으로 힘을 발생하도록 전원이 공급되는 패턴코일;을 포함하는 패턴코일형 수직진동자를 제공한다.

바람직하게는 상기 하우징의 상부면에는 상기 스프링부재상에 도포되는 댐핑용 자성유체를 주입하도록 주입공이 관통형성된다.

바람직하게는 상기 마그네트는 하부면에 마그네트의 자기력에 의해서 자화되는 하부플레이트를 장착한다.

바람직하게는 상기 분동은 상기 마그네트의 자기력에 의해서 자화되지 않는 고비중의 비자성체로 구성된다.

바람직하게는 상기 자기회로부는 상기 분동의 몸체중앙에 관통형성된 중앙공으로 삽입되는 요크와, 상기 요크의 내부공에 조립되는 마그네트로 구성된다.

보다 바람직하게는 상기 분동은 그 외부면과 상기 하우징의 내부면사이에 일정크기의 간격을 형성한다.

바람직하게는 상기 자기회로부는 상기 분동이 내부공에 조립되는 요크와, 상 기 분동의 몸체중앙에 관통형성된 중앙공으로 삽입되는 마그네트로 구성된다.

보다 바람직하게는 상기 요크는 그 외부면과 상기 하우징의 내부면사이에 일정크기의 간격을 형성한다.

바람직하게는 상기 패턴코일은 외부전원이 공급되는 양극, 음극용 리이드선과 전기적으로 연결된다.

바람직하게는 상기 패턴코일은 상기 베이스의 하부면에 패턴인쇄되는 표면실장용 양극, 음극용 단자부와 전기적으로 연결된다.

바람직하게는 상기 패턴코일은 소용돌이형상으로 상기 베이스의 상부면에 패턴인쇄되는 도전체이다.

바람직하게는 상기 베이스는 상기 패턴코일이 상부면에 인쇄되는 적어도 하나이상의 세라믹시트와, 상기 세라믹시트의 패턴코일을 연결하도록 상하적층된 세라믹시트에 관통형성되는 복수개의 비어홀로 이루어진 다층기판으로 구성된다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 4(a)(b)는 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자의 제 1실시예를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자의 제 2실시예를 도시한 분해사시도이다.

본 발명의 수직진동자(100)는 도 4와 5에 도시한 바와같이, 자기장과 쇄교하면서 힘을 발생시키는 코일을 베이스상에 패턴화하여 조립부품수와 조립공정수를 줄이고, 박형설계가 가능해지며, 제한된 공간내에서 상하진동폭을 최대로 확보할 수 있는 것으로써, 이는 하우징(110), 자기회로부(120), 스프링부재(130), 진동부(140), 패턴코일(150)로 구성된다.

즉, 상기 하우징(110)은 일정크기의 내부공간을 갖도록 상부는 밀폐되고, 하부는 개방되며, 내부가 빈 원통상의 수용부이며, 하방으로 개방된 하부는 원반상의 베이스(115)에 의해서 밀폐된다.

그리고, 상기 자기회로부(120)는 일정세기의 자기장을 발생시키도록 상기 하우징(110)의 내부공간에 배치되는 요크(122)와 마그네트(124)를 구비하는바, 상기 요크(122)는 상부는 밀폐되고, 하부가 개방된 대략적인 중공원통상으로 형성된다.

상기 마그네트(124)는 N,S극이 상하로 분극되도록 수직방향으로 착자되는 원통형 영구자석이며, 상기 요크(122)의 내부공(122a)으로 삽입되어 위치고정된다.

상기 요크(122)의 외부면에는 상기 하우징(110)의 내부면과 일정간격을 두고 배치되어 간섭없이 상하방향으로 진동되는 중공원통형의 분동(142)을 삽입한다. 이에 따라, 상기 요크(122)는 마그네트(124)와 더불어 분동(142)이 일체화되어 조립되는 것이다.

도 4(b)에 도시한 바와같이, 상기 마그네트(142)의 하부면에는 본딩제로서 상부면이 접합되어 상기 마그네트(124)의 자기력에 의해서 자화되도록 자성체로 이루어진 하부플레이트(126)를 장착한다.

또한, 상기 스프링부재(130)는 상기 하우징(110)과 자기회로부(120)사이에 상,하단이 각각 고정되도록 배치되어 상기 자기회로부(120)를 포함하는 진동부(140)를 상하로 탄력지지하는 탄성수단이다.

이러한 스프링부재(130)는 도 5에 도시한 바와같이, 상기 하우징(110)의 밀폐측 하부면에 고정되는 환고리형 고정링(131)과, 상기 고정링(131)에 일단이 연결되고, 나선방향으로 휘어져 탄성력을 발생시키는 복수개의 탄성다리(132)및 상기 탄성다리(132)의 각 타단이 연결되고, 상기 자기회로부(120)를 구성하는 요크(122)의 상부면 중앙에 하부면이 고정되는 고정원반(133)으로 구성된다.

이에 따라, 상기 하우징(110)과 자기회로부(120)사이에는 상기 자기회로부(120)와 더불어 진동부(140)의 자중에 의해서 스프링부재(130)가 하부로 쳐져 늘어난 변위만큼 상기 진동부(140)를 상하진동시킬 수 있는 상부간극(G1)을 확보할 수 있는 것이다.

또한, 상기 스프링부재(130)를 매개로 하여 상하진동되는 진동부(140)는 상기 자기회로부(120)를 구성하는 요크(122)의 외부면으로 중앙공(142a)이 끼워짐으로써 상기 요크(122)의 내부공(122a)에 조립된 마그네트(124)와 더불어 일체로 장착되는 분동(142)을 구비한다.

이러한 분동(142)은 상기 하우징(110)의 내부면에 대하여 외부면이 일정간극(G)을 두고 배치되고, 상기 요크(122)이 삽입되는 중앙공(142a)을 몸체중앙에 관통형성한 관통형성한 중공원통부재이다.

그리고, 상기 요크(122)에 일체로 조립되는 분동(142)은 상기 요크(122)의 내부공(122a)에 조립된 마그네트(124)의 자기력에 의해서 자화되지 않는 비자성체이고, 상하진동효율을 높일 수 있도록 비중이 높은 텅스텐과 같은 소재로 구성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 마그네트(124), 그 하부면에 장착된 하부플레이트(126)로부터 누설되는 자기장은 상기 마그네트(124)를 감싸는 요크(122)의 하부단을 통해 마그네트(124)의 상부면으로 흐르는 경로를 형성하면서 상기 자기회로부(120)의 자기장 흐름인 자속을 형성한다.

한편, 상기 패턴코일(150)은 상기 자기회로부(120), 스프링부재(130)및 진동부(140)를 내부수용하는 하우징(110)의 개방된 하부를 밀폐하도록 조립되는 베이스(115)의 상부면에 상기 자기회로부(120)의 마그네트(124)로부터 누설되는 자기장과 쇄교하도록 패턴인쇄된다.

이러한 패턴코일(150)은 중심으로부터 외주방향으로 점차 외경이 커지는 소용돌이형상으로 상기 베이스(110)의 상부면에 패턴인쇄되는 도전체이다.

상기 마그네트(124)의 자기장과 쇄교하는 패턴코일(150)은 전원인가시 발생되는 전기장에 의하여 상기 자기장과의 상호작용하여 상기 자기회로부(120)를 포함하는 진동부(140)를 상하방향으로 가진시킬 수 있도록 외부로부터 인가되는 전원에 의해 전류가 일방향으로 흐르도록 구성된다.

그리고, 상기 패턴코일(150)에 전원을 공급하는 구성은 도 4에 도시한 바와같이, 외부전원이 공급되는 양극,음극용 리이드선(118a)(118b)과 상기 패턴코일(150)의 선,후단이 각각 상기 베이스(115)의 상부면에서 전기적으로 연결되는 구성을 구비하여도 좋다. 이러한 경우, 상기 양극,음극용 리이드선(118a)(118b)을 갖는 수직진동자(100)는 메인기판(미도시)상에 본딩접착되 는 것이다.

또한, 상기 베이스(115)의 하부면에는 상기 패턴코일(150)의 양단과 각각 전기적으로 연결되는 표면실장용 양극, 음극단자부(117a)(117b)를 각각 패턴형성하여도 좋다. 이러한 경우, 상기 수직진동자(100)는 메인기판(미도시)상에 형성된 전원공급부와 상기 양극,음극단자부(117a)(117b)를 서로 대응시켜 탑재하는 표면실장방식으로 간편하게 조립될 수 있는 것이다.

그리고, 상기 패턴코일(150)은 자기장과 전기장간의 쇄교하는 영역을 충분히 확보하도록 상기 분동(142)의 중앙공(142a)에 일체로 장착된 요크(122)의 외측부근방까지 외경이 이르도록 패턴인쇄되는 것이 바람직하다.

이러한 경우, 상기 마그네트(124)하부면으로부터 누설되는 자기장은 상기 마그네트(124)를 감싸는 요크(122)의 하부단을 통해 마그네트(124)의 상부면으로 흐르는 과정에서 전류가 일방향으로 흐르는 패턴코일(150)과 서로 쇄교하여 상기 자기회로부(120)를 포함하는 진동부(140)를 상하로 움직이는 힘을 발생시키게 된다.

그리고, 상기 자기회로부(120)의 하부면과 패턴코일(150)의 상부면사이에는 상기 진동부(140)의 상하진동시 상기 분동(142)과 패턴코일(150)간의 접촉을 방지할 정도의 크기를 갖는 하부간극(G2)을 형성한다.

한편, 상기 하우징(110)의 상부면에는 일정크기의 주입공(116)을 적어도 하나이상 관통형성하고, 상기 진동부(140)의 상하진동시 상기 하우징(110)과 자기회로부(120)간의 직접적인 접촉을 방지하도록 상기 주입공(116)을 통해 주입되어 상기 스프링부재(130)상에 도포되는 댐핑용 자성유체(미도시)를 구비하여도 좋다.

여기서, 상기 주입공(116)은 이를 통해 주입된 자성유체의 외부누출이 없도록 표면상에 라벨이 인쇄된 테이프부재(미도시)로서 안전하게 밀봉처리된다.

이러한 자성유체(magnetic fluid)는 액체 속에 자성분말을 콜로이드모양으로 안정, 분산시킨 다음 중력이나 자기장등에 의한 자성분말의 침전이나 응집이 생기지 않도록 계면활성제를 첨가한 것으로, 그 예로는 사산화삼철, 철-코발트합금 미분자를 기름, 물속에 분산시킨 것과 최근에는 톨루엔 속에 코발트를 분산시킨 것 등이 있다. 이러한 자성 분말은 0.01∼0.02㎛의 초미립자분말이며 초미립자 특유의 브라운운동을 하며, 외부자기장, 중력, 원심력등이 가해져도 유체속의 자성분말 입자의 농도는 일정하게 유지되는 특징을 갖는다.

도 6은 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자의 제 2실시예를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자의 제 2실시예를 도시한 분해사시도이다.

본 발명의 또다른 수직진동자(100')는 도 6과 7에 도시한 바와같이, 하우징(110)의 내부공간에 스프링부재(130)에 의해서 탄력지지되는 자기회로부(120)의 요크(122')를 상기 하우징(110)의 내부면까지 확대하여 구성하고, 그 내부공(122a')에 마그네트(124')를 갖는 중공원통형 분동(142')이 내장되도록 구성한다.

즉, 상기 케이싱(110)의 내부면과 외부면사이에 일정크기의 간극을 형성하도록 외경이 확대된 요크(122')의 내부공(122a')에는 몸체중앙에 중앙공(142a')이 관 통형성된 중공원통형 분동(142')이 삽입되어 본딩제로서 위치고정된다.

상기 분동(142)의 중앙공(142a')에는 일정세기의 자기장을 발생시키는 원통형 마그네트(124')가 삽입되어 본딩제로서 위치고정됨에 따라 상기 요크(122')와 마그네트(124')로 일어진 자기회로부(120)는 분동(142')을 갖는 진동부(140)와 더불어 스프링부재(130)에 의하여 상기 하우징(110)내에서 상하방향으로 진동되도록 일체로 배치되는 것이다.

또한, 상기 자기회로부(120)와 대응하는 베이스(115)의 상부면에는 상기 마그네트(124')로부터 누설되는 자기장과 쇄교하면서 전원인가시 직상방으로 힘을 발생시키는 패턴코일(150)을 인쇄한다.

상기 패턴코일(150)은 상기 하우징(110)의 내부면까지 외경이 확대된 요크(122')의 외측부근방까지 외경이 확대됨에 따라, 상기 마그네트(122')의 하부로부터 누설되는 자기장은 전류가 일방향으로 흐르는 패턴코일(150)과 쇄교한 다음, 비자성체인 분동(142')을 감싸도록 외경이 확대된 요크(122')의 하부단으로 유도되어 마그네트(124')의 상부로 흐르는 자속을 형성한다.

이때, 상기 마그네트(124')의 자기장은 분동(142')을 내부공(142a')에 내장하도록 외경이 확대된 요크(122)의 외측부까지 외경이 확대된 패턴코일(150)과 쇄교하는 영역이 증대되어 상기 자기회로부(120)를 포함하는 진동부(140)를 상하진동시키는 진동파워를 높일 수 있는 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 패턴코일형 수직진동자에 구비되는 베이스의 다른 실 시예로써, a)는 종단면도이고, b)는 분해사시도이다.

본 발명의 수직진동자(100)(100')에 구비되는 베이스(115)는 도 8(a)(b)에 도시한 바와같이, 상기 패턴코일(150)이 상부면에 패턴인쇄되는 적어도 하나이상의 세락믹시트(151a)(151b)(151c)와, 상기 세라믹시트(151a)(151b)(151c)의 각 패턴코일(150a)(150b)(150c)을 전기적으로 연결하도록 상하적층된 세라믹시트(151a)(151b)(151c)에 관통형성되는 복수개의 비어홀(152b)(153a)(153c)로 이루어진 다층기판으로 구성된다.

이에 따라, 상하적층되는 세라믹시트(151a)(151b)(151c)에 패턴인쇄되는 패턴코일(150a)(150b)(150c)은 직렬로 연결되도록 상기 비어홀(152b)(153a)(153c)에 의해서 전기적으로 연결되고, 상기 양극, 음극용 리이드선(118a)(118b)이 각각 연결되거나 양극,음극용 단자부(117a)(117b)가 연결되어 이를 통한 전원인가시 전류가 일방향으로 흐르게 된다.

상기한 구성을 갖는 수직진동자(100)(100')의 각 패턴코일(150)(150a)(150b)(150c)에 양극, 음극용 리이드선(118a)(118b) 또는 양극, 음극용 단자부(117a)(117b)를 통하여 외부전원이 인가되면, 상기 베이스(115)상에 인쇄된 패턴코일(150)의 일단에서 타단으로 흐르는 전류에 의해 상기 패턴코일(150)의 주위에는 전기장이 형성된다.

그리고, 상기 베이스(115)가 패턴코일(150a)(150b)(150c)이 상부면에 인쇄된 복수개의 세라믹시트(151a)(151b)(151c)로 이루어진 경우, 상기 패턴코일(150a)(150b)(150c)은 비어홀(152b)(153a)(153c)을 통하여 일련의 직렬회로를 구성하기 때문에 상기와 마찬가지로 직렬연결된 패턴코일(150a)(150b)(150c)의 일단에서 타단으로 흐르는 전류에 의해 상기 패턴코일(150a)(150b)(150c)의 주위에는 전기장이 형성된다.

그리고, 상기 하우징(110)의 내부공간에 스프링부재(130)에 의해 탄력지지되는 자기회로부(120)는 도 4와 5에 도시한 바와같이, 상기 분동(142)의 몸체중앙에 관통형성된 중앙공(142a)으로 삽입되는 요크(122)와, 상기 요크(122)의 내부공(122a)에 조립되는 마그네트(124)로 구성되고, 상기 분동(142)의 외부면과 상기 하우징(110)의 내부면사이에 일정크기의 간격(G)을 형성한다.

또한, 상기 자기회로부(120)는 도 6과 7에 도시한 바와같이, 내부공(122a')에 중공원통형의 분동(142')이 조립되어 내장되는 요크(122')와, 상기 분동(142')의 몸체중앙에 관통형성된 중앙공(142a')으로 삽입되는 마그네트(124)로 구성되고, 상기 요크(122')의 외부면과 상기 하우징(110)의 내부면사이에 일정크기의 간격(G)을 형성한다.

이러한 상태에서, 상기 마그네트(124)(124')로부터 누설되는 자기장은 상기 패턴코일(150)(150a)(150b)(150c)의 중심으로부터 외측으로 진행되는 방사방향으로 흐르면서 베이스(115)상에 패턴인쇄된 패턴코일(150)(150a)(150b)(150c)과 쇄교된 다음, 도 4에 도시한 바와같이, 분동(142)의 중앙공(142a)으로 삽입된 요크(122)의 하부단이나 도 6에 도시한 바와같이, 또다른 형태의 분동(142')을 감싸도록 외경이 확대된 요크(122')의 하부단을 거쳐 상기 요크(122)에 내장된 마그네트(124)나 상 기 분동(142')의 중앙공(142a')으로 삽입된 마그네트(124')의 상부면으로 흐르는 자속을 형성한다.

이때, 상기 마그네트(124)(124')로부터 누설되는 자기장과 전류가 일방향으로 흐르는 패턴코일(150)(150a)(150b)(150c)은, 왼손의 엄지손가락, 둘째손가락, 셋째손가락을 서로 수직하게 폈을 때, 둘째손가락을 자기장의 방향, 셋째손가락을 전류의 방향으로 하면, 엄지손가락이 가리키는 방향이 힘의 방향이 되는 플레밍의 왼손 법칙을 근거로 하여 상기 패턴코일(150)(150a)(150b)(150c)에서는 상기 자기회로부(120)를 포함하는 진동부(140)를 수직방향으로 가진시키는 힘이 발생된다.

또한, 상기 패턴코일(150)(150a)(150b)(150c)이 상기 분동(142')을 감싸도록 확대된 요크(122')의 외측부까지 확대되면, 상기 베이스(115)의 상부면을 따라 방사방향으로 흐르는 자기장과 쇄교되는 패턴코일(150)(150a)(150b)(150c)의 영역도 확대되어 수직방향의 힘이 발생되는 면적도 커지고, 이로 인하여 수직진동자(100')의 진동파워를 증대시킬 수있는 것이다.

상기와 같이, 상기 자기회로부(120)에서 발생되는 자기장과 상기 패턴코일(150)(150a)(150b)(150c)간의 상호 쇄교작용에 의하여 수직방향으로 유발되는 힘에 의해서 상기 자기회로부(120)를 포함하는 진동부(140)는 사전에 설계된 상하진동폭으로 상하진동되고, 상기 진동부(140)의 상하진동폭은 이를 탄력지지하는 스프링부재(130)의 탄성력에 의해서 결정된다.

이때, 상기 자기회로부(120)를 포함하는 진동부(140)를 상하진동시키는 힘을 발생시키는 패턴코일(150)(150a)(150b)(150c)은 하우징(110)의 하부를 밀폐하는 베 이스(115)의 제작시 그 상부면에 높이발생없이 패턴인쇄된다. 이에 따라, 종래 베이스(88)상에 납땜 또는 본딩고정되는 진동발생용 코일(87)이 차지하던 형성높이(H)만큼 상기 하우징(110)의 높이를 줄여 전체두께(T)가 상대적으로 얇아진 박형 수직진동자(100)(100')를 제조할 수 있는 것이다.

그리고, 진동발생용 코일(87)이 차지하던 형성높이(H)만큼 상기 하우징(81)의 높이를 줄이도록 설계변경하지 않으면, 상기 하우징(110)의 제한된 내부공간에서 상,하부간극(G1)(G2)을 종래 코일(87)의 형성높이만큼 확보할 수 있기 때문에, 상하진동되는 진동부(140)의 상하변위폭을 증대시켜 충분한 진동량을 얻을 수 있는 것이다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 자기회로부의 자기장과의 상호작용에 의해 수직방향의 힘을 발생시키는 코일이 베이스에 패턴인쇄됨으로써, 종래와 같이 별도의 코일을 베이스상에 납땜/본딩하는 공정을 삭제하고, 구성부품수를 줄일수 있기 때문에, 조립공정을 보다 단순화하여 제조원가를 절감하고, 작업생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 코일의 형성높이를 고려하여 하우징의 높이를 설계할 필요가 없기 때문에, 종래에 비하여 전체두께가 상대적으로 얇아진 박형 수직진동자를 제조할 수 있는 것이다.

그리고, 코일이 베이스상에 패턴인쇄되면서 하우징의 제한된 내부공간에 종 래 코일이 차지하던 형성높이만큼 상하진동폭을 확보할 수 있기 때문에 상하진동되는 진동부의 상하변위폭을 증대시켜 충분한 진동량을 얻을 수 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

일정크기의 내부공간을 갖는 하우징 ;

상기 하우징의 내부공간에 배치되고, 수직방향으로 착자되는 마그네트와, 상기 마그네트가 내부에 고정배치되는 요크로 이루어진 자기회로부;

상기 하우징에 상단이 고정되고, 상기 자기회로부에 하단이 고정되어 상기 자기회로부를 상하로 탄력지지하는 스프링부재;

상기 요크에 조립되는 분동을 상기 자기회로부에 일체로 갖추어 상기 자기회로부와 더불어 스프링부재를 매개로 상하진동되는 진동부;및

상기 하우징의 하부를 밀폐하는 베이스의 상부면에 패턴인쇄되고, 상기 마그네트에서 누설되는 자기장과 쇄교하면서 전원인가시 직상방으로 힘을 발생하도록 전원이 공급되는 패턴코일;을 포함하는 패턴코일형 수직진동자.
제 1항에 있어서,

상기 하우징의 상부면에는 상기 스프링부재상에 도포되는 댐핑용 자성유체를 주입하도록 주입공이 관통형성됨을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 1항에 있어서,

상기 마그네트는 하부면에 마그네트의 자기력에 의해서 자화되는 하부플레이트를 장착함을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 1항에 있어서,

상기 분동은 상기 마그네트의 자기력에 의해서 자화되지 않는 고비중의 비자성체로 구성됨을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 1항에 있어서,

상기 자기회로부는 상기 분동의 몸체중앙에 관통형성된 중앙공으로 삽입되는 요크와, 상기 요크의 내부공에 조립되는 마그네트로 구성됨을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 5항에 있어서,

상기 분동은 그 외부면과 상기 하우징의 내부면사이에 일정크기의 간격을 형성함을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 1항에 있어서,

상기 자기회로부는 상기 분동이 내부공에 조립되는 요크와, 상기 분동의 몸체중앙에 관통형성된 중앙공으로 삽입되는 마그네트로 구성됨을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 7항에 있어서,

상기 요크는 그 외부면과 상기 하우징의 내부면사이에 일정크기의 간격을 형성함을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 1항에 있어서,

상기 패턴코일은 외부전원이 공급되는 양극, 음극용 리이드선과 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 1항에 있어서,

상기 패턴코일은 상기 베이스의 하부면에 패턴인쇄되는 표면실장용 양극, 음극용 단자부와 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 1항에 있어서,

상기 패턴코일은 소용돌이형상으로 상기 베이스의 상부면에 패턴인쇄되는 도전체임을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.
제 1항에 있어서,

상기 베이스는 상기 패턴코일이 상부면에 인쇄되는 적어도 하나이상의 세라믹시트와, 상기 세라믹시트의 패턴코일을 연결하도록 상하적층된 세라믹시트에 관통형성되는 복수개의 비어홀로 이루어진 다층기판으로 구성됨을 특징으로 하는 패턴코일형 수직진동자.