KR100550903B1 - 판 스프링을 구비하는 선형 진동모터 및 상기 판 스프링의공진주파수 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형진동모터에 있어서 조립공정 전 판 스프링의 스프링상수를 효율적으로 조절함으로써 상기 판 스프링의 공진주파수를 보정하는 방법과 그러한 판 스프링을 구비하는 선형진동모터에 관한 것이다.

본 발명은 마그네트와 상기 마그네트를 감싸는 요크 및 질량체로 이루어진 운동부와, 코일어셈블리를 구비하는 베이스어셈블리와, 케이스 및 상기 케이스의 상면의 내측에 고정되는 외측판부, 이에 대향하는 상기 운동부의 상면과 연결되는 내측판부 및 상기 내측판부와 외측판부를 곡선으로 연결시키는 적어도 둘 이상의 연결판부를 구비하는 판 스프링을 준비하고, 그 조립공정 전, 상기 판 스프링의 연결판부 일측에 요구되는 스프링상수에 따라 소정크기의 홈을 형성하여, 판 스프링의 공진주파수를 보정하는 방법 및 상기 판 스프링을 구비하는 선형진동모터를 제공한다.

본 발명에 의하면, 진동모터의 공진주파수를 효율적으로 보정할 수 있고, 불량률을 크게 감소시켜 공진주파수 대역을 안정적으로 확보할 수 있는 효과가 있다.

선형진동모터, 판 스프링, 홈, 공진주파수, 스프링 상수

Description

판 스프링을 구비하는 선형 진동모터 및 상기 판 스프링의 공진주파수 보정 방법 {Linear Type Vibration Motor having Lamellar Spring and Modifing Method for Resonance Frequency of The Lamellar Spring}

도 1은 종래의 진동모터의 측단면을 도시한다.

도 2는 종래의 진동모터의 공진주파수 보정방법으로서, 접착제를 도포한 스프링의 평면을 도시한다.

도 3은 본 발명에 의한 판 스프링의 공진주파수 보정방법으로서, 홈이 형성된 판 스프링의 평면을 도시한다.

도 4는 본 발명에 의한 판 스프링의 공진주파수 보정방법으로서, 홈이 형성된 판 스프링의 사시도를 도시한다.

도 5는 본 발명에 의한 상기 판 스프링을 구비하는 선형진동모터의 측단면을 도시한다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100... 종래의 진동모터 110... 케이스

120... 탄성체 130... 코일

140... 자장발생체 150... 접착제

10... 케이스 20... 운동부

21... 마그네트 22... 요크

23... 질량체 30... 판 스프링

31... 외측판부 32... 내측판부

33... 연결판부 34... 홈

40... 베이스어셈블리 41... 코일어셈블리

50... 펀칭 R...펀칭의 직경

본 발명은 판 스프링을 구비하는 선형 진동모터 및 상기 판 스프링의 공진주파수를 보정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선형진동모터에 있어서 조립공정 전 판 스프링의 스프링상수를 효율적으로 조절함으로써 상기 판 스프링의 공진주파수를 보정하는 방법과 그러한 판 스프링을 구비하는 선형진동모터에 관한 것이다.

일반적으로 통신기기에서 반드시 필요한 기능 중의 하나가 착신기능이다. 이러한 착신기능으로 많이 사용되는 유형은 멜로디나 벨과 같은 발성 기능과 기기를 떨게 하는 진동 기능이 있다.

이 중 특히 진동기능은 스피커를 통해 멜로디나 벨이 외부로 전달되어 타인에게 피해를 입히지 않고자 하는 경우 주로 사용된다. 이러한 진동을 위해서는 소형의 진동모터를 구동시켜 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기가 진동을 할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.

현재 휴대폰에 적용되고 있는 진동모터는 형태에 따라 얇은 두께를 가진 코인 타입(coin type)과 긴 형태의 바 타입(bar type)으로 구분된다.

상기와 같은 형태에 관계없이, 상기 진동모터들은 회전력을 발생시켜 불평형 질량의 회전부를 회전시킴으로써 기계적 진동을 얻는 방식을 사용하고 있으며, 회전력은 대부분이 브러쉬와 정류자의 접점을 통하여 정류작용을 거쳐 회전자 코일에 전류를 공급하는 구조로 발생시킨다.

그러나 이러한 정류자를 사용한 브러쉬타입(brush type)구조는 모터 회전시 브러쉬가 정류자의 세그먼트(Segment)와 세그먼트 사이의 극간을 지나면서 기계적인 마찰과 전기적인 스파크(Spark)를 유발하고, 상기 브러쉬와 정류자를 마모시킴으로써 모터의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

상기와 같은 브러쉬타입의 진동모터의 단점을 일부 개선한 브러쉬리스 타입(brushless type)의 진동모터인 수직 진동자로서 일본특허공개공보 제1997-205763호에서 진동모터가 제안된 바 있으며, 이는 도 1에서 도시되고 있다.

도 1를 참조하여 보면, 진동모터(100)는 케이스(110) 내부에 탄성체(120)가 배치되고, 상기 탄성체(120)에 마그네트(142), 요크(Yoke, 141) 및 플레이트(143)로 구성된 자장 발생체(140)가 설치된다.

상기 자장 발생체(140)의 자장내에 코일(130)이 배치되는데 그 일끝단은 상기 케이스(110)의 내측면에 고정된다. 상기 진동모터(100)는 상기 마그네트에서 상기 코일을 통과하는 자속의 방향은 좌우로 형성되고, 진동 즉 운동의 방향은 상하로 형성되어, 자속방향과 운동방향이 수직한다. 이 진동모터(100)는 기존의 진동모터에 비해 내구성을 향상시킬 수 있고 소형화가 가능하다.

일반적으로 공진주파수를 이용한 진동모터에 있어서, 공진주파수는(F)는 아래 [식1] 에서 보듯이 진동체의 질량(m)과 스프링 상수(k)에 영향을 받는다.

[식 1]

상기 도 1에서 도시된 바와 같은 종래의 진동모터(100)는 그 제조공정 또는 조립공정에서 부품치수산포, 부품질량산포, 조립산포에 의해 공진주파수가 0 ~ 10Hz 범위에 달하게 된다.

이를 해결하고 요구되는 공진주파수로의 보정을 위해서는 공진주파수의 주요인자로서 스프링 상수(K) 조절하는 방법을 주로 사용하며, 이러한 종래의 보정 방 법으로 도 2에서 도시된 바와 같이 케이스(110)와 탄성체(120) 끼움부에 접착제(150)를 도포하는 방법이 제안된 바 있었다.

그러나, 이러한 종래의 방법은 조립공정 후 공진주파수를 보정하는 것으로 요구되는 공진주파수에 따라 판 스프링의 스프링 상수를 정확히 조절하기 어려운 문제점이 있다.

또한 조립 완료 후 주파수를 보정하여야 하는 바 공정이 번거러울 뿐만 아니라 공정의 정확도도 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 상기와 같은 문제를 방지할 수 있도록 판 스프링의 공진주파수를 보정하는 방법이 당해 기술분야에서 요구되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 조립 공정 전 판 스프링의 연결판부 일측에 소정크기의 홈을 형성하여 스프링 상수를 적절하게 조절함으로써 선형 진동모터의 공진주파수를 보정하는 방법 및 상기 판 스프링 구비하는 선형 진동모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은 마그네트와 상기 마그네트를 감싸는 요크 및 상기 요크에 부착된 소정크기의 질량을 갖는 질량체로 이루어진 운동부와, 상기 운동부의 하부에 배치된 코일어셈블리를 구비하는 베이스어셈블리와, 상기 베이스어셈블리와 그 상측에 구비된 상기 운동부를 덮는 케이스 및 상기 케이스의 상면의 내측에 고정되는 외측판부, 이에 대향하는 상기 운동부의 상면과 연결되는 내측판부 및 상기 내측판부와 외측판부를 곡선으로 연결시키는 적어도 둘 이상의 연결판부를 구비하는 판 스프링을 준비하고, 그 조립공정 전, 상기 판 스프링의 연결판부 일측에 요구되는 스프링상수에 따라 소정크기의 홈을 형성하여, 판 스프링의 공진주파수를 보정하는 방법을 제공한다.

이때, 상기 홈은 요구되는 스프링 상수에 따라 소정의 직경을 갖는 펀칭에 의해서 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은 마그네트와 상기 마그네트를 감싸는 요크 및 상기 요크에 부착된 소정크기의 질량을 갖는 질량체로 이루어진 운동부; 상기 운동부의 하부에 배치된 코일어셈블리를 구비하는 베이스어셈블리; 상기 베이스어셈블리와 그 상측에 구비된 상기 운동부를 덮는 케이스; 및 상기 케이스의 상면의 내측에 고정되는 외측판부, 이에 대향하는 상기 운동부의 상면과 연결되는 내측판부 및 상기 내측판부와 외측판부를 곡선으로 연결시키는 적어도 둘 이상의 연결판부를 구비하고, 상기 연결판부 일측에 형성되어 스프링상수를 조절하는 소정크기의 홈을 구비하는 판 스프링; 을 포함하는 선형진동모터를 제공한다.

이때, 상기 홈은 요구되는 스프링 상수에 따라 소정의 직경을 갖는 펀칭에 의해서 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 판 스프링의 공진주파수 보정방법으로서, 홈이 형성된 판 스프링을 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 마그네트에 의한 자기력과 코일어셈블리에서 발생한 소정 주파수의 전자기력의 상호작용으로 운동부가 상하로 공진을 일으키는 선형 진동모터에 있어서, 판 스프링(30)의 스프링 상수(k) 즉 스프링 강성(N/mm)을 조절함으로써 공진주파수(F)를 보정하는 방법에 관한 것이다([식 1] 참조).

먼저, 마그네트와 상기 마그네트를 감싸는 요크 및 소정크기의 질량을 갖는 질량체로 이루어진 운동부와, 코일어셈블리를 구비하는 베이스어셈블리와, 케이스, 및 판 스프링(30)을 준비한다.

상기 구성요소들은 주로 용접에 의해서 조립되는데, 본 발명은 이들의 조립공정 이전에, 상기 판 스프링(30)의 연결판부(33) 일측에 요구되는 스프링상수에 따라 소정크기의 홈(34)을 형성함으로써 스프링의 강성을 조절한다.

여기서, 상기 판 스프링(30)은 외측판부(31)와, 내측판부(32), 및 내측판부(32)와 외측판부(31)를 곡선으로 연결시키는 적어도 둘 이상의 연결판부(33)를 구비하며, 이때, 상기 판 스프링(30)의 연결판부(33) 일측에는 스프링상수의 조절을 위한 소정크기의 홈(34)이 형성되는 것이다.

좀 더 상세하게 설명하면, 앞서 설명된 [식 1]에서 보이듯이, 스프링 상수(k)는 공진주파수(F)에 있어서 주요인자이며, 이 스프링 상수(K)에 있어서 특히 큰 영향을 미치는 인자로는 스프링의 두께이다.

그러나 압연공정을 통해 제조되는 프레스물인 상기 판 스프링(30)은 제조과정에서 균일한 판 두께를 갖기가 어렵다. 그 결과 스프링 상수가 균일하지 못하고, 결국 진동모터에서 요구되는 공진주파수 대역을 확보하지 못하는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기 판 스프링(30)의 연결판부(33) 일측에 소정 크기의 홈(34)을 형성함으로써 스프링 상수 즉 스프링 강성을 적절하게 조절하며, 원하는 공진주파수를 용이하게 보정할 수 있는 것이다.

이때, 상기 홈(34)은 요구되는 스프링 상수에 따라 소정의 직경(R)을 갖는 펀칭(50)에 의해서 형성되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 홈(34)을 낼 수 있도록 스프링 타발 금형을 이용할 수 있으며, 상기 스프링 타발 금형은 요구되는 스프링 상수에 따라 직경(R)을 가변하여 끼워넣을 수 있도록 할 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 상기 판 스프링을 구비하는 선형진동모터를 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 마그네트(21)에 의한 자기력과 코일어셈블리(41)에서 발생한 소정 주파수의 전자기력의 상호작용으로 운동부(20)가 상하로 공진을 일으키는 선형 진동모터에 관한 것으로, 상기에서 설명된 바와 같이 조립공정 전 공진주파수의 보정을 위한 홈(34)이 형성된 판 스프링(30)을 구비한다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 운동부(20)와, 베이스 어셈블리(40), 케이스(10) 및 판 스프링(30)을 포함할 수 있다.

상기 운동부(20)는 마그네트(21)와, 상기 마그네트(21)를 감싸는 요크(22), 및 상기 요크(22)에 부착된 소정크기의 질량을 갖는 질량체(23)로 이루어지며, 상기 베이스어셈블리(40)는 상기 운동부(20)의 하부에 배치된 코일어셈블리(41)를 구비할 수 있다.

상기 케이스(10)는 베이스어셈블리(40)와 그 상측에 구비된 상기 운동부(20)를 덮을 수 있다.

상기 판 스프링(30)은 외측판부(31)와, 내측판부(32), 및 내측판부와 외측판부를 곡선으로 연결시키는 적어도 둘 이상의 연결판부(33)를 구비하며, 상기 외측판부(31)는 상기 케이스(10)의 상면의 내측에 고정되고, 상기 내측판부(32)는 이에 대향하는 상기 운동부(20)의 상면과 연결된다.

이때, 상기 판 스프링(30)은 상기 연결판부(33)의 일측에 소정크기의 홈(34)이 형성되며, 이는 상기와 같은 구성요소들의 조립 공정 이전에, 요구되는 스프링 상수에 따라 소정의 직경을 갖는 펀칭에 의해서 형성될 수 있다. 이는 상기에서 설명된 바와 같이 판 스프링(30)의 스프링상수를 조절함으로써 공진주파수를 보정하기 위함이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따라, 각각 다른 직경(R)을 갖는 펀칭(50)으로 각각 다른 크기의 홈(34)을 형성한 후, 스프링 상수 및 공진주파수를 측정해 본 결과는 다음 [표 1]과 같다.

[표 1]

먼저, 홈이 없는 스프링(1)과, 직경 0.6mm 를 갖는 펀칭에 의해서 홈이 형성된 스프링(2), 직경 0.7mm 를 갖는 펀칭에 의해서 홈이 형성된 스프링(3), 및 직경 0.8mm 를 갖는 펀칭에 의해서 홈이 형성된 스프링(4)을 각각 준비하였다.

상기와 같은 스프링(1, 2, 3, 4)을 이용하여 각각의 인장강성과 압축강성을 측정하였고, 앞서 언급된 [식 1]을 참조하여 공진주파수를 계산하였다. 이때, 질량(m)은 1.578g 으로 동일하게하였다.

그 결과, 펀칭의 직경에 따라(즉, 이에 의한 홈의 크기에 따라) 스프링 상수 즉 스프링 강성이 상기 [표 1]과 같이 조절되었다. 다시말해, 홈이 클수록 스프링 강성이 감소되고 홈이 작을수록 스프링 강성이 증가하도록 조절되었고, 이를 통해 진동모터의 공진 주파수가 보정될 수 있음을 알 수 있었다.

이처럼 본 발명은 판 스프링의 연결판부 일측에, 소정의 크기의 홈을 형성시킴으로써 요구되는 공진주파수를 용이하게 보정할 수 있다.

이상은 본 발명에 대하여 실시예를 통하여 상세히 설명한 것으로, 이는 예시이며 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 의한 판 스프링의 공진주파수 보정 방법은 조립 공정 전 판 스프링의 연결판부에 홈을 형성함으로써 진동모터의 공진주파수를 효율적으로 보정할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 조립공정 전 미리 간단하게 공진주파수를 조절함으로써 최종 조립 공정 후에 공진주파수 조절 빈도를 크게 줄일 수 있어 공정을 간단하게 할 뿐만 아니라 공정의 정확도를 높이는 효과가 있다.

이에 더하여 본 발명에 의한 선형진동모터는 불량률을 크게 감소시켜, 공진주파수 대역을 안정적으로 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 마그네트와 상기 마그네트를 감싸는 요크 및 상기 요크에 부착된 소정크기의 질량을 갖는 질량체로 이루어진 운동부와, 상기 운동부의 하부에 배치된 코일어셈블리를 구비하는 베이스어셈블리와, 상기 베이스어셈블리와 그 상측에 구비된 상기 운동부를 덮는 케이스 및 상기 케이스의 상면의 내측에 고정되는 외측판부, 이에 대향하는 상기 운동부의 상면과 연결되는 내측판부 및 상기 내측판부와 외측판부를 곡선으로 연결시키는 적어도 둘 이상의 연결판부를 구비하는 판 스프링을 준비하고,

   그 조립공정 전, 상기 판 스프링의 연결판부 일측에 요구되는 스프링상수에 따라 소정크기의 홈을 형성하여, 판 스프링의 공진주파수를 보정하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 홈은 요구되는 스프링 상수에 따라 소정의 직경을 갖는 펀칭에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 판 스프링의 공진주파수를 보정하는 방법.
3. 마그네트와 상기 마그네트를 감싸는 요크 및 상기 요크에 부착된 소정크기의 질량을 갖는 질량체로 이루어진 운동부;

   상기 운동부의 하부에 배치된 코일어셈블리를 구비하는 베이스어셈블리;

   상기 베이스어셈블리와 그 상측에 구비된 상기 운동부를 덮는 케이스; 및

   상기 케이스의 상면의 내측에 고정되는 외측판부, 이에 대향하는 상기 운동부의 상면과 연결되는 내측판부 및 상기 내측판부와 외측판부를 곡선으로 연결시키는 적어도 둘 이상의 연결판부를 구비하고, 상기 연결판부 일측에 형성되어 스프링상수를 조절하는 소정크기의 홈을 구비하는 판 스프링; 을 포함하는 선형진동모터.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 홈은 요구되는 스프링 상수에 따라 소정의 직경을 갖는 펀칭에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 선형진동모터.

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