진동발생장치(vibrator)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2015-0015695
(43) 공개일자 2015년02월11일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H02N 2/04 (2006.01) H02N 2/02 (2006.01)
H02N 2/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2013-0091371
(22) 출원일자 2013년08월01일
심사청구일자 없음
(71) 출원인
삼성전기주식회사
경기도 수원시 영통구 매영로 150 (매탄동)
(72) 발명자
정승현
경기 수원시 영통구 매영로 150, (매탄동, 삼성
전기)
왕기용
경기 수원시 영통구 매영로 150, (매탄동, 삼성
전기)
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
특허법인씨엔에스
전체 청구항 수 : 총 6 항
(54) 발명의 명칭 진동발생장치
(57) 요 약
내부 공간을 가지는 하우징과, 상기 하우징에 양단부에 고정 설치되는 탄성부재와 상기 탄성부재의 일면에 배치
되도록 상기 탄성부재에 설치되는 압전소자를 구비하는 진동발생부와, 상기 탄성부재에 연결되는 중량체 및 상기
진동발생부의 일면 및 상기 진동발생부의 일면에 대향 배치되는 상기 하우징의 대향면 중 적어도 하나에 설치되
는 댐퍼부재을 포함하며, 상기 댐퍼부재는 상기 압전소자의 중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 두께가 감소되
는 진동발생장치가 개시된다.
대 표 도
공개특허 10-2015-0015695
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(72) 발명자
박경수
경기 수원시 영통구 매영로 150, (매탄동, 삼성
전기)
박동선
경기 수원시 영통구 매영로 150, (매탄동, 삼성
전기)
최준
경기 수원시 영통구 매영로 150, (매탄동, 삼성
전기)
손연호
경기 수원시 영통구 매영로 150, (매탄동, 삼성
전기)
공개특허 10-2015-0015695
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특허청구의 범위
청구항 1
내부 공간을 가지는 하우징;
상기 하우징에 양단부에 고정 설치되는 탄성부재와, 상기 탄성부재의 일면에 배치되도록 상기 탄성부재에 설치
되는 압전소자를 구비하는 진동발생부;
상기 진동발생부에 연결되는 중량체; 및
상기 진동발생부의 일면 및 상기 진동발생부의 일면에 대향 배치되는 상기 하우징의 대향면 중 적어도 하나에
설치되는 댐퍼부재;
를 포함하며,
상기 댐퍼부재는 상기 압전소자의 중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 두께가 감소되는 진동발생장치.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 댐퍼부재는 복수개가 구비되며,
상기 복수개의 댐퍼부재는 적어도 하나의 열과 행을 이루도록 배치되는 진동발생장치.
청구항 3
제1항에 있어서,
상기 댐퍼부재는 액상 실리콘으로 이루어지는 진동발생장치.
청구항 4
제3항에 있어서,
상기 댐퍼부재는 물방울 형상을 가지는 진동발생장치.
청구항 5
제1항에 있어서,
상기 탄성부재는 양단부가 상기 하우징에 고정되는 플레이트부와, 상기 플레이트부의 중앙부 양측면으로부터 연
장 형성되는 연장부를 구비하는 진동발생장치.
청구항 6
제5항에 있어서,
상기 압전소자는 상기 플레이트부의 저면에 설치되며,
상기 중량체는 상기 연장부의 내부면에 지지되는 진동발생장치.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 진동발생장치에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 장치로서, 휴대[0002]
공개특허 10-2015-0015695
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전화 등에 탑재되어 무음 착신알림용으로 사용되고 있다. 그리고, 휴대전화 등의 모바일 기기 시장이 급속도로
팽창되고 있고, 이와 더불어 여러 가지 기능이 모바일 기기에 부가되는 추세에 따라 모바일 기기의 소형화, 고
품질화가 요구되어지는 상황에서 진동발생장치 또한 기존 제품의 단점을 개선하고 품질을 획기적으로 개선시키
는 새로운 구조의 제품 개발의 필요성이 대두되어 왔다.
나아가, 휴대폰 중에서 스마트폰의 출시가 급증하면서 터치스크린 방식이 채택됨에 따라서, 터치시 진동을 발생[0003]
시키는 용도로 진동모터 채용이 증가되어 왔다. 터치스크린에서의 터치시 진동에 있어서 특히 요구되는 성능은,
첫째 착신시 진동발생에 비하여 사용횟수가 많아짐에 따라서 동작수명시간의 증가를 요구하게 되고, 둘째 화면
을 터치하는 속도에 맞추어 진동의 응답속도도 빨라져야 사용자가 터치시 진동을 체감하는데 있어서 만족감을
높일수 있다.
이러한 특성을 구현할 수 있는 제품으로서 Piezo Haptic Actuator가 있다. 피에조 소자에 전압을 인가하면 변위[0004]
가 발생하는 역압전효과의 원리를 이용한 것으로서, 발생된 변위로 가동자의 웨이트를 움직이도록 하여 진동력
을 발생시키는 원리이다.
이 구조를 갖는 진동자의 특징으로는, 일정수준이상의 진동력을 얻을 수 있는 주파수대역폭이 넓어서 안정적인[0005]
진동특성을 구현할 수 있다는 것과, 일정한 주파수범위에서 단일주파수가 아닌 낮고 높은 주파수의 진동을 다양
하게 사용할 수 있다는 점이다. 또한 빠른 동작응답특성을 구현할 수 있어서, 휴대폰 등 모바일 기기의 햅틱 진
동 구현에 적합하다고 할 수 있다.
하지만, 피에조 소자는 외부 충격에 의해 쉽게 파손되는 문제가 있다. 다시 말해, 피에조 소자가 가동자의 탄성[0006]
플레이트에 설치되는 경우 외부 충격 시 피에조 소자와 다른 구성과의 접촉에 의해 피에조 소자가 쉽게 파손되
는 문제가 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 제1157868호 [0007]
발명의 내용
해결하려는 과제
압전소자의 파손을 저감시켜 외부 충격에 의한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 진동발생장치가 제공된다.[0008]
과제의 해결 수단
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치는 내부 공간을 가지는 하우징과, 상기 하우징에 양단부에 고정 설치[0009]
되는 탄성부재와 상기 탄성부재의 일면에 배치되도록 상기 탄성부재에 설치되는 압전소자를 구비하는 진동발생
부와, 상기 진동발생부에 연결되는 중량체 및 상기 진동발생부의 일면 및 상기 진동발생부의 일면에 대향 배치
되는 상기 하우징의 대향면 중 적어도 하나에 설치되는 댐퍼부재을 포함하며, 상기 댐퍼부재는 상기 압전소자의
중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 두께가 감소될 수 있다.
상기 댐퍼부재는 복수개가 구비되며, 상기 복수개의 댐퍼부재는 적어도 하나의 열과 행을 이루도록 배치될 수[0010]
있다.
상기 댐퍼부재는 액상 실리콘으로 이루어질 수 있다.[0011]
상기 댐퍼부재는 물방울 형상을 가질 수 있다.[0012]
상기 탄성부재는 양단부가 상기 하우징에 고정되는 플레이트부와, 상기 플레이트부의 중앙부 양측면으로부터 연[0013]
장 형성되는 연장부를 구비할 수 있다.
상기 압전소자는 상기 플레이트부의 저면에 설치되며, 상기 중량체는 상기 연장부의 내부면에 지지될 수 있다.[0014]
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발명의 효과
서로 다른 두께를 가지는 복수개의 댐퍼부재를 통해 외부 충격 시 압전소자의 파손을 저감시킬 수 있는 효과가[0015]
있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 분해사시도이다.[0016]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 저면 사시도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 정면도이고, 도 5의
(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 저면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 저면 사시도이다.
도 7의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 정면도이고, 도
7의 (b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 저면도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여[0017]
러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하
기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에[0018]
따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는
댐퍼부재를 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)는 하우징(110), 탄성부재(130)와[0019]
압전소자(140)를 구비하는 진동발생부(120), 중량체(150) 및 댐퍼부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(110)은 내부공간을 가진다. 즉, 하우징(110)은 상부 케이스(112)와 브라켓(114)으로 이루어질 수 있다.[0020]
상부 케이스(112)는 하부가 개방된 박스 형상을 가질 수 있으며, 내부 공간을 가지도록 형성될 수 있다. 다시[0021]
말해, 상부 케이스(112)는 외관이 직육면체 형상을 가지는 박스 형상을 가질 수 있으며, 상부 케이스(112)의 하
단부에 브라켓(114)이 조립될 수 있다.
브라켓(114)은 플레이트 형상을 가질 수 있으며, 양단부에는 탄성부재(130)를 지지하기 위한 지지부(114a)를 구[0022]
비할 수 있다.
진동발생부(120)는 하우징(110)에 양단부게 고정 설치되는 탄성부재(130)와, 탄성부재(130)의 일면에 배치되도[0023]
록 탄성부재(130)에 설치되는 압전소자(140)를 구비할 수 있다.
탄성부재(130)는 양단부가 상기한 지지부(114a)에 고정 설치된다. 즉, 탄성부재(130)는 양단부가 브라켓(114)의[0024]
지지부(114a)에 지지될 수 있다.
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한편, 탄성부재(120)는 플레이트 형상을 가지는 플레이트부(122)와 플레이트부(122)의 양측면으로부터 연장 형[0025]
성되는 연장부(124)로 구성될 수 있다.
플레이트부(122)의 양단부는 상기한 지지부(114a)에 지지되며, 압전소자(140)에 전원이 공급되면 압전소자(14[0026]
0)의 변형에 의해 플레이트(122)부가 상,하로 진동된다.
한편, 연장부(124)는 중량체(150)의 양측면을 지지하여 중량체(150)를 고정 설치하기 위한 구성으로서, 중량체[0027]
(150)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
다만, 연장부(124)의 형상은 다양하게 변경 가능할 것이다.[0028]
압전소자(140)는 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 탄성부재(130)에 고정 설치될 수 있다. 일예로서, 압전소자[0029]
(140)는 탄성부재(130)의 플레이트부(122)의 저면에 고정 설치되어 전원이 공급되는 경우 길이방향(도 1에서 X
방향)으로 변형되어 탄성부재(130)가 진동되도록 하는 역할을 수행한다.
한편, 압전소자(140)의 저면에는 도면에는 도시하지 않았으나, 회로기판(미도시)과의 전기적 연결을 위한 외부[0030]
전극이 형성될 수 있다.
중량체(150)는 상기한 진동발생부(120)에 연결될 수 있다. 일예로서, 중량체(150)는 탄성부재(130)의 연장부[0031]
(124)에 설치될 수 있다. 즉, 중량체(150)의 양측면이 연장부(124)에 지지되어 탄성부재(130)의 진동시 탄성부
재(130)와 함께 중량체(150)가 진동될 수 있다.
중량체(150)는 탄성부재(130)의 진동을 증폭시키는 역할을 수행하며, 텅스텐 재질로 이루어질 수 있다.[0032]
한편, 중량체(150)는 연장부(124)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라 중량체(150)와 연장부[0033]
(124)의 결합력이 증대될 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 중량체(150)가 탄성부재(130)에 설치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정[0034]
되지 않으며 중량체(150)는 압전소자(140)의 상면에 접착 테이프를 통해 설치될 수도 있을 것이다.
댐퍼부재(160)는 압전소자(140)의 저면 및 압전소자(140)의 저면에 대향 배치되는 하우징(110)의 대향면 중 적[0035]
어도 하나에 설치될 수 있다. 보다 자세하게 살펴보면, 압전소자(140)는 탄성부재(130)의 플레이트부(122)의 저
면에 설치된다. 이에 따라 압전소자(140)는 하우징(110)의 브라켓(114)에 대향 배치된다.
따라서, 외부 충격이 가해지는 경우 탄성부재(130)의 이상 변형에 의해 압전소자(140)와 브라켓(114)이 접촉될[0036]
수 있으며, 이에 따라 압전소자(140)의 파손이 발생될 우려가 있다.
이를 방지하기 위하여 댐퍼부재(160)는 압전소자(140)의 저면 및 브라켓(114)의 상면 중 적어도 하나에 설치된[0037]
다.
한편, 댐퍼부재(160)는 압전소자(140)의 중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 두께가 감소될 수 있다.[0038]
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 압전소자(140)의 변형에 의해 탄성부재(130)의 플레이트부(122)가 진동되[0039]
거나 외부 충격에 의해 탄성부재(130)의 플레이트부(122)가 과도하게 변형되는 경우 플레이트부(122)는 중앙부
측에서 최대로 진동되는 최대 진폭을 가진다.
즉, 플레이트부(122)의 양단부가 브라켓(114)의 지지부(114a)에 의해 지지되므로, 지지부(114a)에 지지되는 플[0040]
레이트부(122)의 양단부에서의 진폭보다 플레이트부(122)의 중앙부에서의 진폭이 크다.
이에 따라, 외부 충격에 의해 플레이트부(122)가 과도하게 변형되는 경우 플레이트부(122)의 저면에 설치되는[0041]
압전소자(140)의 중앙부부터 브라켓(114)에 접촉된다. 그리고, 플레이트부(122)가 과도하게 변형되는 경우 압전
소자(140)의 중앙부가 이동되는 거리가 크므로 압전소자(140)의 중앙부에서의 충격량이 상대적으로 크다.
따라서, 외부 충격 시(일예로서 낙하 시) 압전소자(140)의 중앙부로부터 압전소자(140)의 양단부로 갈수록 외부[0042]
충격에 의한 충격량이 점차 감소될 수 있다.
이와 같이, 외부 충격 시 압전소자(140)에 가해지는 충격량이 차이가 나므로, 댐퍼부재(160)의 두께를 압전소자[0043]
공개특허 10-2015-0015695
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(140)의 중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 감소시키는 것이다.
이에 따라, 하우징(110)의 내부 공간의 활용도를 향상시킬 수 있으며, 나아가 댐퍼부재(160)의 두께를 감소시킬[0044]
수 있어 제조비용을 저감시킬 수 있다.
더불어, 압전소자(140)의 파손을 보다 저감시킬 수 있다.[0045]
한편, 댐퍼부재(160)는 액상 실리콘으로 이루어질 수 있다. 그리고, 댐퍼부재(160)가 액상 실리콘으로 이루어짐[0046]
으로써 댐퍼부재(160)의 설치가 용이할 수 있다.
다시 말해, 액상 실리콘을 압전소자(140)의 저면과 브라켓(114)의 상면 중 적어도 하나에 적층하는 것으로 댐퍼[0047]
부재(160)의 설치가 완료될 수 있으므로, 댐퍼부재(160)의 설치가 보다 용이하게 수행될 수 있다.
그리고, 댐퍼부재(160)가 액상 실리콘으로 이루어짐으로써 액상 실리콘의 표면장력에 의해 댐퍼부재(160)가 압[0048]
전소자(140)의 중앙측에서 보다 두꺼운 두께를 가지며 양단부 측에서 두께가 얇아질 수 있다.
상기한 바와 같이, 압전소자(140)의 중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 두께가 감소되는 댐퍼부재(160)를 통[0049]
해 외부 충격(일예로서, 낙하 충격 시) 압전소자(140)의 파손을 저감시킬 수 있다.
나아가, 하우징(110)의 내부공간 활용도를 향상시킬 수 있으며, 더불어 댐퍼부재(160)의 설치가 용이하게 수행[0050]
될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상[0051]
기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기에서 사용한 도면부호를 사용하고 도면에의 도시 및
자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 저면 사시도이고, 도 5의[0052]
(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 정면도이고, 도 5의 (b)는
본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 저면도이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 댐퍼부재(260)는 압전소자(140, 도 1 참조)의 저면 및 압전소자(140)의 저면에 대[0053]
향 배치되는 하우징(110, 도 1 참조)의 대향면 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.
한편, 댐퍼부재(260)는 압전소자(140)의 중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 두께가 감소될 수 있다.[0054]
또한, 댐퍼부재(260)는 액상 실리콘으로 이루어질 수 있다. 그리고, 댐퍼부재(260)가 액상 실리콘으로 이루어짐[0055]
으로써 댐퍼부재(260)의 설치가 용이할 수 있다.
다시 말해, 액상 실리콘을 압전소자(140)의 저면과 브라켓(114, 도 1 참조)의 상면 중 적어도 하나에 적층하는[0056]
것으로 댐퍼부재(260)의 설치가 완료될 수 있으므로, 댐퍼부재(260)의 설치가 보다 용이하게 수행될 수 있다.
한편, 댐퍼부재(260)는 복수개가 구비될 수 있으며, 복수개의 댐퍼부재(260)는 일렬로 배치될 수 있다. 또한,[0057]
댐퍼부재(260)는 물방울 형상을 가질 수 있다.
즉, 복수개의 댐퍼부재(260) 중 압전소자(140)의 중앙에 배치되는 댐퍼부재(260)의 두께가 가장 두껍고, 양단부[0058]
에 배치되는 댐퍼부재(260)의 두께가 가장 얇도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 압전소자(140)의 중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 두께가 감소되는 댐퍼부재(260)를 통해 외부[0059]
충격(일예로서, 낙하 충격 시) 압전소자(140)의 파손을 저감시킬 수 있다.
나아가, 하우징(110)의 내부공간 활용도를 향상시킬 수 있으며, 더불어 댐퍼부재(260)의 설치가 용이하게 수행[0060]
될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 대하여 설명하기로 한다. 다만,[0061]
공개특허 10-2015-0015695
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상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기에서 사용한 도면부호를 사용하고 도면에의 도시
및 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 저면 사시도이고, 도 7[0062]
의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 정면도이고, 도 7의
(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 댐퍼부재를 나타내는 저면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 댐퍼부재(360)는 압전소자(140, 도 1 참조)의 저면 및 압전소자(140)의 저면에 대향[0063]
배치되는 하우징(110, 도 1 참조)의 대향면 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.
한편, 댐퍼부재(360)는 압전소자(140)의 중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 두께가 감소될 수 있다.[0064]
또한, 댐퍼부재(360)는 액상 실리콘으로 이루어질 수 있다. 그리고, 댐퍼부재(360)가 액상 실리콘으로 이루어짐[0065]
으로써 댐퍼부재(360)의 설치가 용이할 수 있다.
다시 말해, 액상 실리콘을 압전소자(140)의 저면과 브라켓(114, 도 1 참조)의 상면 중 적어도 하나에 적층하는[0066]
것으로 댐퍼부재(360)의 설치가 완료될 수 있으므로, 댐퍼부재(360)의 설치가 보다 용이하게 수행될 수 있다.
한편, 댐퍼부재(360)는 복수개가 구비될 수 있으며, 복수개의 댐퍼부재(360)는 2열로 배치될 수 있다. 또한, 댐[0067]
퍼부재(360)는 물방울 형상을 가질 수 있다.
그리고, 복수개의 댐퍼부재(360) 중 압전소자(140)의 중앙에 배치되는 댐퍼부재(360)의 두께가 가장 두껍고, 양[0068]
단부에 배치되는 댐퍼부재(360)의 두께가 가장 얇도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 압전소자(140)의 중앙측으로부터 양단부 측으로 갈수록 두께가 감소되는 댐퍼부재(360)를 통해 외부[0069]
충격(일예로서, 낙하 충격 시) 압전소자(140)의 파손을 저감시킬 수 있다.
나아가, 하우징(110)의 내부공간 활용도를 향상시킬 수 있으며, 더불어 댐퍼부재(360)의 설치가 용이하게 수행[0070]
될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고,[0071]
청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것
은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
부호의 설명
100 : 진동발생장치[0072]
110 : 하우징
130 : 탄성부재
140 : 압전소자
150 : 중량체
160, 260, 360 : 댐퍼부재
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