KR101061894B1 - Small actuator device and haptic feedback method using the same - Google Patents

Small actuator device and haptic feedback method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101061894B1
KR101061894B1 KR1020090087127A KR20090087127A KR101061894B1 KR 101061894 B1 KR101061894 B1 KR 101061894B1 KR 1020090087127 A KR1020090087127 A KR 1020090087127A KR 20090087127 A KR20090087127 A KR 20090087127A KR 101061894 B1 KR101061894 B1 KR 101061894B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
generating means
actuator
magnetic
force generating
magnetic force
Prior art date
Application number
KR1020090087127A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110029449A (en
Inventor
조영준
양태헌
권동수
Original Assignee
한국과학기술원
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 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020090087127A priority Critical patent/KR101061894B1/en
Publication of KR20110029449A publication Critical patent/KR20110029449A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101061894B1 publication Critical patent/KR101061894B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02K33/10—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 wherein the alternate energisation and de-energisation of the single coil system is effected or controlled by movement of the armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H01F7/1615—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/035—DC motors; Unipolar motors
    • H02K41/0352—Unipolar motors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F2007/1669—Armatures actuated by current pulse, e.g. bistable actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

본 발명은 소형 액츄에이터 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 두 가지 다른 타입의 액츄에이터를 접합하여 진동력을 극대화시키고 다양한 형태의 햅틱을 사용자에게 전달하는 소형 액츄에이터 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small actuator device and a method thereof. The present invention relates to a small actuator device and a method of joining two different types of actuators to maximize vibration force and transmitting various types of haptics to a user.

본 발명은 소형 액츄에이터 장치에 있어서, 외부로부터 인가되는 전기를 자기장으로 변환시켜 자기 반력을 발생시키는 제1 액츄에이터부와, 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하여 전달하는 제2 액츄에이터부를 포함하여 자기반력과 기계적 반력이 합쳐져 관성 진동을 발생시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a small actuator device, comprising: a first actuator portion for converting electricity applied from the outside into a magnetic field and generating a magnetic reaction force, and a second actuator portion for converting the applied electricity into mechanical reaction force and transmitting the same; The mechanical reaction force is combined to generate an inertial vibration.

본 발명에 따르면, 액츄에이터의 두 가지 타입(Piezoelectric, Solenoid)의 물질을 하이브리드 형태로 구성하여 각각의 단점을 보완하고, 진동력을 극대화시키며 다양한 형태의 햅틱 피드백을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, the two types of actuators (Piezoelectric, Solenoid) material in the form of a hybrid to compensate for the respective disadvantages, maximize the vibration force and provide various types of haptic feedback.

이종 액츄에이터, 자기 반력, 기계적 반력, 햅틱 Heterogeneous Actuator, Magnetic Reaction, Mechanical Reaction, Haptic

Description

소형 액츄에이터 장치 및 이를 이용한 햅틱 피드백 방법{Apparatus for small sized actuator and the method therefor}Small actuator device and haptic feedback method using it {Apparatus for small sized actuator and the method therefor}

본 발명은 소형 액츄에이터 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두 가지 다른 타입의 액츄에이터를 접합하여 진동력을 극대화시키고 다양한 형태의 햅틱을 사용자에게 전달하는 소형 액츄에이터 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a small actuator device and a method thereof, and more particularly, to a small actuator device and method for joining two different types of actuators to maximize the vibration force and deliver various types of haptics to the user.

일반적으로, 터치 스크린은 외부에서 스크린을 직접 접촉함으로써 터치 스크린내 포인터의 위치와 기능을 조작할 수 있다.In general, the touch screen can manipulate the position and function of the pointer in the touch screen by directly touching the screen from the outside.

햅틱 피드백(haptic feedback)이란 물체를 만질때, 사람의 핑커팁(손가락 끝 또는 스타일러스 펜)으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백(Tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 힘 피드백(Kinesthetic force feedback)을 포괄하는 개념이다.Haptic feedback is a tactile sensation that can be felt by a human fingerer tip (fingertip or stylus pen) when touching an object, and the tactile feedback that the skin touches the surface of the object and the joint and muscle It is a concept that encompasses kinesthetic force feedback that is felt when movement is disturbed.

햅틱을 이용한 햅틱 장치는 가상의 물체(예를 들어, 윈도우 화면의 버튼 표시)를 사람이 만졌을 때, 실제의 물체(실제의 버튼)를 만지는 것과 같은 응답성으로 동적 특성(버튼을 누를 때 손가락으로 전달되는 진동, 촉감과 동작음 등)을 재 생할 수 있는 것이 가장 이상적이라 할 수 있다. 이러한 햅틱 장치의 성능 향상을 위해 지금까지는 모터와 링크 메카니즘을 이용한 메카트로닉스 장비 등이 사용되었다.A haptic device using haptics is a dynamic response (such as touching a real object (actual button) when a person touches a virtual object (for example, displaying a button on a window screen) with a finger when a button is pressed. Ideally, it is possible to reproduce transmitted vibrations, tactile feelings and operation sounds. To improve the performance of such haptic devices, mechatronics equipment using a motor and a link mechanism has been used until now.

한편, 최근에 개발되고 있는 햅틱 장치들은 피에조 타입과 솔레노이드 타입의 각각 한가지 유형의 액츄에이터로만 구성되어 있다. 그러나, 종래 피에조 타입의 액츄에이터는 강한 힘 또는 가속도를 제공할 수 있는 반면, 스트로크(stroke)가 작은 단점으로 인해 모바일 핸드폰 등에 탑재 시 사용자가 진동력을 느끼기 어려운 문제점이 있다.On the other hand, recently developed haptic devices are composed of only one type of actuator each of the piezo type and solenoid type. However, the conventional piezo-type actuator may provide a strong force or acceleration, but due to the disadvantage of a small stroke, it is difficult for the user to feel the vibration force when mounted on a mobile cellular phone.

그리고 솔레노이드 타입의 액츄에이터는 스트로크가 큰 반면에 초소형으로 제작할 경우 저주파에서의 진동력이 줄어드는 문제점이 있다. 즉, 소형 모바일 기기에 적용하기 위해 액츄에이터를 소형으로 설계시에 공진모드로 200 Hz에 맞춰서 큰 힘을 내는데, 저주파인 1 Hz의 전압을 인가하면 진동력이 줄어드는 문제점이 있다.In addition, the solenoid type actuator has a large stroke, but has a problem in that vibration force at low frequency is reduced when manufactured in a very small size. That is, when the actuator is designed to be small in order to be applied to a small mobile device, the actuator generates a large force in accordance with 200 Hz in the resonance mode. However, when a low frequency of 1 Hz is applied, the vibration force is reduced.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 두 가지 타입(Piezoelectric, Solenoid)의 물질을 하이브리드 형태로 구성하여 각각의 단점을 보완하는 소형 액츄에이터 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a compact actuator device and method for compensating for each disadvantage by constructing two types of materials (Piezoelectric, Solenoid) in a hybrid form. have.

그리고 본 발명의 다른 목적은 두 가지 다른 타입의 물질을 이용하여 진동력을 극대화시키고 다양한 형태의 햅틱 피드백을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to maximize the vibration force by using two different types of materials and to provide various types of haptic feedback.

본 발명은 소형 액츄에이터 장치에 있어서, 외부로부터 인가되는 전기를 자기장으로 변환시켜 자기 반력을 발생시키는 제1 액츄에이터부; 및 상기 제1 액츄에이터 수단에 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하여 전달하는 제2 액츄에이터부; 를 포함하여 상기 자기반력과 상기 기계적 반력이 합쳐져 관성 진동을 발생시키는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a compact actuator device comprising: a first actuator portion for generating magnetic reaction force by converting electricity applied from the outside into a magnetic field; And a second actuator unit for converting and applying electricity applied to the first actuator means into mechanical reaction force. Including the magnetic reaction force and the mechanical reaction force is characterized in that to generate an inertial vibration.

한편, 소형 액츄에이터 장치를 이용한 햅틱 피드백방법에 있어서, (a) 외부로부터 인가되는 전기를 제1 액츄에이터부를 통해 자기장으로 변환시켜 자기 반력을 발생시키는 단계; 및 (b) 제2 액츄에이터부를 통해 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하여, 상기 기계적 반력 및 상기 제 (a) 단계의 자기 반력이 합쳐진 관성진동을 발생시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, a haptic feedback method using a small actuator device, comprising: (a) generating a magnetic reaction force by converting electricity applied from the outside into a magnetic field through the first actuator unit; And (b) converting the electric force applied through the second actuator part into mechanical reaction force to generate an inertial vibration in which the mechanical reaction force and the magnetic reaction force of step (a) are combined. Characterized in that it comprises a.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 액츄에이터의 두 가지 타입(Piezoelectric, Solenoid)의 물질을 하이브리드 형태로 구성하여 각각의 단점을 보완하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by configuring the two types of actuators (Piezoelectric, Solenoid) in a hybrid form, there is an effect to compensate for the respective disadvantages.

또한, 두 가지 다른 타입의 물질을 이용하여 진동력을 극대화시키고 다양한 형태의 햅틱 피드백을 제공하는 효과가 있다.In addition, there are effects of maximizing vibration force and providing various types of haptic feedback using two different types of materials.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. In the meantime, when it is determined that the detailed description of the known functions and configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description is omitted.

본 발명은 소형 액츄에이터 장치에 있어서, 외부로부터 인가되는 전기를 자기장으로 변환시켜 자기 반력을 발생시키는 제1 액츄에이터부와, 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하여 전달하는 제2 액츄에이터부를 포함하여, 상기 자기반력과 상기 기계적 반력이 합쳐져 관성 진동을 발생시키는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a small actuator device, comprising: a first actuator portion for converting electricity applied from the outside into a magnetic field to generate a magnetic reaction force, and a second actuator portion for converting the applied electricity into mechanical reaction force and transmitting the same; The reaction force and the mechanical reaction force are combined to generate an inertial vibration.

바람직하게는, 하부가 개방되고 내부에 상기 제1 및 제2 액츄에이터부를 둘러싸도록 구성되는 하우징과, 상기 하우징의 하단과 형상맞춤을 통해 결합되는 하부기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the apparatus further includes a housing configured to open a lower portion and surround the first and second actuator portions therein, and a lower substrate coupled through shape fitting with a lower end of the housing.

또한 바람직하게, 상기 제1 액츄에이터부는 제1 및 제2 솔레노이드층 사이에 코일이 배치되는 제1 자력발생수단과, 상기 제1 자력발생수단의 양측면에 자기적으로 인접하게 설치되어, 하부기판에 고정되는 제2 자력발생수단과, 상기 제1 자력발생수단과 상기 하부기판 사이에 연결배치되는 탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the first actuator portion may be provided to be magnetically adjacent to both side surfaces of the first magnetic force generating means having a coil disposed between the first and second solenoid layers and the first magnetic force generating means, and fixed to the lower substrate. And a second magnetic force generating means and elastic means connected and disposed between the first magnetic force generating means and the lower substrate.

또한 바람직하게, 상기 제1 액츄에이터부는 제1 및 제2 솔레노이드층 사이에 코일이 배치되고, 하부기판에 고정되는 제1 자력발생수단과, 상기 제1 자력발생수단의 일측면에 자기적으로 인접하게 설치되어, 상기 하부기판과 탄성수단으로 연결되는 제2 자력발생수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the first actuator part may include a coil disposed between the first and second solenoid layers, the first magnetic force generating means fixed to the lower substrate, and magnetically adjacent to one side of the first magnetic force generating means. It is installed, characterized in that it comprises a second magnetic force generating means connected to the lower substrate and the elastic means.

또한 바람직하게, 상기 제2 액츄에이터부는 하우징의 내부에 구비되는 압전층과, 상기 압전층에 전원을 인가하기 위한 전극을 포함하여, 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the second actuator unit may include a piezoelectric layer provided inside the housing and an electrode for applying power to the piezoelectric layer, thereby converting the applied electricity into mechanical reaction force.

또한 바람직하게, 상기 제2 액츄에이터부는 제1 액츄에이터부의 제1 자력발생수단 상에 적층되는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the second actuator portion is laminated on the first magnetic force generating means of the first actuator portion.

또한 바람직하게, 상기 제2 액츄에이터부는, 하우징 내부의 상측 하면에 고정되고, 상기 제1 액츄에이터부와 이격되어 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the second actuator part is fixed to an upper lower surface of the inside of the housing, and is characterized in that the electric force applied to be spaced apart from the first actuator part is converted into mechanical reaction force.

그리고 더욱 바람직하게, 상기 제2 자력발생수단은 영구자석인 것을 특징으로 한다.And more preferably, the second magnetic force generating means is characterized in that the permanent magnet.

한편, 소형 액츄에이터 장치를 이용한 햅틱 피드백방법에 있어서, (a) 외부로부터 인가되는 전기를 제1 액츄에이터부를 통해 자기장으로 변환시켜 자기 반력을 발생시키는 단계; (b) 제2 액츄에이터부를 통해 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하는 단계; 및 (c) 상기 자기 반력 및 기계적 반력이 합쳐진 관성진동을 발생시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, a haptic feedback method using a small actuator device, comprising: (a) generating a magnetic reaction force by converting electricity applied from the outside into a magnetic field through the first actuator unit; (b) converting electricity applied through the second actuator portion into mechanical reaction force; And (c) generating an inertial vibration in which the magnetic reaction force and the mechanical reaction force are combined; Characterized in that it comprises a.

바람직하게, 제 (a) 단계는 제1 액츄에이터부의 제2 자력발생수단이 제1 자력발생수단의 양측면에 자기적으로 인접하게 설치되어 하부기판에 고정되고, 제1 자력발생수단이 탄성수단으로 인해 상하이동하며 자기 반력을 일으키는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the step (a), the second magnetic force generating means of the first actuator portion is magnetically installed on both sides of the first magnetic force generating means so as to be fixed to the lower substrate, and the first magnetic force generating means is caused by the elastic means. It is characterized by the fact that it is moving and causing a magnetic reaction.

그리고 바람직하게 제 (a) 단계는, 상기 제1 액츄에이터부의 제2 자력발생수단이 제1 자력발생수단의 일측면에 자기적으로 인접하게 설치되어, 상기 하부기판과 탄성수단으로 연결되고, 제2 자력발생수단이 탄성수단으로 인해 상하이동하며 자기 반력을 일으키는 것을 특징으로 한다.And preferably in the step (a), the second magnetic force generating means of the first actuator portion is installed magnetically adjacent to one side of the first magnetic force generating means, is connected to the lower substrate and the elastic means, the second The magnetic force generating means is moved due to the elastic means and is characterized by generating a magnetic reaction force.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as follows.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소형 액츄에이터 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a small actuator device according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 소형 액츄에이터 장치는 하우징(110), 제1 액츄에이터부(120), 제2 액츄에이터부(130), 하부기판(4)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the small actuator device according to the first embodiment of the present invention includes a housing 110, a first actuator part 120, a second actuator part 130, and a lower substrate 4. It is composed.

하우징(110)은 하부가 개방되고 내부에 상기 제1 및 제2 액츄에이터부를 둘러싸도록 구성된다.The housing 110 is configured to open the lower portion and surround the first and second actuator portions therein.

제1 액츄에이터부(120)는 외부로부터 인가되는 전기를 자기장으로 변환시켜 자기 반력을 발생시키는 구성요소이다.The first actuator unit 120 is a component that generates magnetic reaction force by converting electricity applied from the outside into a magnetic field.

이러한 제1 액츄에이터부는 제1 자력발생수단(121), 제2 자력발생수단(122), 탄성수단(123)을 포함하여 구성된다.The first actuator part includes a first magnetic force generating means 121, a second magnetic force generating means 122, and an elastic means 123.

제1 자력발생수단(121)은 제1 및 제2 솔레노이드층(1,2) 사이에 코일(3)이 배치되고, 제2 자력발생수단(122)은 제1 자력발생수단의 양측면에 자기적으로 인접하게 설치되어, 하부기판(4)에 고정되는 영구자석이며, 탄성수단(123)은 제1 자력발생수단과 하부기판 사이에 연결배치된다. 여기서, 제1 자력발생수단의 제1 및 제2 솔레노이드층 사이에 배치되는 코일은 외부로부터 전원을 인가받아 전자석 기능을 한다. 그리고 탄성수단은 굽힘 탄성이 좋은 금속재(강재) 또는 합성수지재의 스프링으로, 제1 액츄에이터부에서 발생하는 자기 반력을 더욱 크게 하여 작은 진동으로도 큰 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.In the first magnetic force generating means 121, a coil 3 is disposed between the first and second solenoid layers 1 and 2, and the second magnetic force generating means 122 is magnetically disposed on both sides of the first magnetic force generating means. It is installed adjacent to the, is a permanent magnet fixed to the lower substrate 4, the elastic means 123 is disposed between the first magnetic force generating means and the lower substrate. Here, the coil disposed between the first and second solenoid layers of the first magnetic force generating means receives an electric power from the outside to function as an electromagnet. In addition, the elastic means is a spring of the metal (steel) or synthetic resin having a good bending elasticity, it is possible to provide a large haptic feedback even with a small vibration by increasing the magnetic reaction force generated in the first actuator portion.

또한 제2 액츄에이터부는 하우징 내부에 구비되는 압전층과, 이러한 압전층에 전원을 인가하기 위한 전극인 것을 특징으로 한다. The second actuator portion may be a piezoelectric layer provided inside the housing and an electrode for applying power to the piezoelectric layer.

이러한 압전층은 Pb(ZrTi)O3와 같은 물질로 이루어져 있다. 따라서 전기가 가해지면 진동이 발생하게 된다. 이를 위해 압전층의 양단에는 전극이 연결되어 있다.The piezoelectric layer is made of a material such as Pb (ZrTi) O 3 . Therefore, vibration is generated when electricity is applied. To this end, electrodes are connected at both ends of the piezoelectric layer.

여기서, 본 실시예에 따른 제2 액츄에이터부는 제1 액츄에이터부의 제1 자력발생수단 상에 적층되는 형태로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징의 내부 상측 하면에 고정되고, 상기 제1 액츄에이터부과 이격되는 형태로 설정할 수 있음은 물론이다. Here, although the second actuator part according to the present embodiment is set to be stacked on the first magnetic force generating means of the first actuator part, the present invention is not limited thereto, as shown in FIG. 2, the interior of the housing Of course, it is fixed to the upper lower surface, and can be set in a form spaced apart from the first actuator.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형 액츄에이터 장치의 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a small actuator device according to a second embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형 액츄에이터 장치는 하우징(210), 제1 액츄에이터부(220), 제2 액츄에이터부(230), 하부기판(4)을 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 3, the small actuator device according to the second embodiment of the present invention includes a housing 210, a first actuator portion 220, a second actuator portion 230, and a lower substrate 4. It is composed.

본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 액츄에이터부(220)의 구성을 설명하면 다음과 같다.The configuration of the first actuator unit 220 according to the second embodiment of the present invention is as follows.

우선, 제1 자력발생수단(221)이 제1 및 제2 솔레노이드층(5,6) 사이에 코일(7)이 배치되고, 하부기판(4)에 고정된다.First, a coil 7 is disposed between the first and second solenoid layers 5 and 6 in the first magnetic force generating means 221 and is fixed to the lower substrate 4.

제2 자력발생수단(222)은 제1 자력발생수단(221)의 일측면에 자기적으로 인접하게 설치되는 영구자석으로, 하부기판(4)과 탄성수단(223)으로 연결된다.The second magnetic force generating means 222 is a permanent magnet installed magnetically adjacent to one side of the first magnetic force generating means 221 and is connected to the lower substrate 4 and the elastic means 223.

그리고 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 액츄에이터부(230)는 하우징 내부의 하면에 고정되고, 제1 액츄에이터부와 이격되어 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second actuator 230 according to the second embodiment of the present invention is fixed to the lower surface of the inside of the housing, and is characterized in that the electric force applied to be spaced apart from the first actuator portion is converted into mechanical reaction force.

한편, 상술한 소형 액츄에이터 장치를 이용한 방법(이하, "소형 액츄에이터 장치를 이용한 햅틱 피드백방법"이라 함)에 대하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the method using the above-described small actuator device (hereinafter, referred to as the "haptic feedback method using the small actuator device") will be described below.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 햅틱 피드백방법의 전체 흐름도이다.4 is an overall flowchart of a haptic feedback method according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 외부로부터 인가되는 전기를 제1 액츄에이터부를 통해 자기장으로 변환시켜 자기 반력을 발생시킨다(S2).As shown in FIG. 4, electricity applied from the outside is converted into a magnetic field through the first actuator to generate a magnetic reaction force (S2).

다음으로, 인가되는 전기를 제2 액츄에이터부를 통해 기계적 반력으로 변환하여, 기계적 반력을 발생시킨다(S4).Next, the applied electricity is converted into mechanical reaction force through the second actuator portion, thereby generating mechanical reaction force (S4).

그리고 기계적 반력 및 상기 제 (S4) 단계의 자기 반력이 합쳐진 관성진동을 발생시킨다(S6). And the mechanical reaction force and the magnetic reaction force of the (S4) step generates the inertial vibration (S6).

여기서, 제1 실시예에 따른 햅틱 피드백방법은 제1 및 제2 솔레노이드층 사이에 코일이 배치되는 제1 자력발생수단에 전원이 인가되어 자기력이 발생된다. 이때 코일에 전원이 인가되면, 코일이 전자석으로 바뀌면서 제1 자력발생수단의 양측면에 자기적으로 인접하게 설치되어 하부기판에 고정되는 제2 자력발생수단인 영구자석에 대해 인력 또는 척력을 유발하여 탄성수단을 통해 제1 자력발생수단이 상하이동을 하며 진동을 일으키고, 제2 액츄에이터부의 전극에 전원이 인가되어 압전층이 진동하여 제1 액츄에이터부의 자기 반력과 제2 액츄에이터부의 기계적 반력이 합쳐진 관성진동으로 인한 햅틱 피드백이 제공된다.Here, in the haptic feedback method according to the first embodiment, a magnetic force is generated by applying power to the first magnetic force generating means in which a coil is disposed between the first and second solenoid layers. At this time, when power is applied to the coil, the coil is converted into an electromagnet and elastically by inducing attraction or repulsive force to the permanent magnet, which is magnetically installed on both sides of the first magnetic force generating means and is a second magnetic force generating means fixed to the lower substrate. Through the means, the first magnetic force generating means vibrates and vibrates, the power is applied to the electrode of the second actuator portion, the piezoelectric layer vibrates, and the magnetic reaction force of the first actuator portion and the mechanical reaction force of the second actuator portion are combined with inertial vibration. Resulting haptic feedback.

그리고 제2 실시예에 따른 햅틱 피드백방법은 제1 및 제2 솔레노이드층 사이에 코일이 배치되는 제1 자력발생수단에 전원이 인가되어 자기력이 발생된다. 이때 제2 실시예에 따른 제1 자력발생수단은 코일에 전원이 인가되면, 코일이 전자석으로 바뀌면서, 하부기판에 고정된 형태인 제1 자력발생수단의 일측면에 자기적으로 인접하게 설치되는 영구자석의 제2 자력발생수단이 제1 자력발생수단에 대해 인력 또는 척력이 유발된다. 이러한 제2 자력발생수단이 탄성수단을 통해 상하이동을 하며 진동을 일으키고, 제2 액츄에이터부의 전극에 전원이 인가되어 압전층이 진동하여 제1 액츄에이터부의 자기 반력과 제2 액츄에이터부의 기계적 반력이 합쳐진 관성진동으로 인한 햅틱 피드백이 제공된다.In the haptic feedback method according to the second embodiment, power is applied to the first magnetic force generating means in which a coil is disposed between the first and second solenoid layers to generate a magnetic force. In this case, the first magnetic force generating means according to the second embodiment is permanently installed magnetically adjacent to one side of the first magnetic force generating means fixed to the lower substrate when the coil is changed to an electromagnet when the power is applied to the coil The second magnetic force generating means of the magnet is caused to attract or repulse the first magnetic force generating means. The second magnetic force generating means vibrates while moving through the elastic means, and the vibration is applied to the electrode of the second actuator part, so that the piezoelectric layer vibrates so that the magnetic reaction force of the first actuator part and the mechanical reaction force of the second actuator part are combined. Haptic feedback due to vibration is provided.

즉, 제1 실시예에 따른 햅틱 피드백방법은 제1 액츄에이터부의 제2 자력발생 수단이 하부기판에 고정되고, 인가되는 전원에 따라 제2 자력발생수단인 영구자석에 대해 인력 또는 척력을 유발하여 제1 자력발생수단이 탄성수단으로 인해 상하이동하며 자기 반력을 일으키고, 제2 액츄에이터 수단의 압전층으로 인한 기계적 반력이 합쳐진 관성진동으로 인한 햅틱 피드백이 제공된다.That is, in the haptic feedback method according to the first embodiment, the second magnetic force generating means of the first actuator part is fixed to the lower substrate, and the attraction or repulsive force is induced to the permanent magnet which is the second magnetic force generating means according to the applied power. The first magnetic force generating means is moved by the elastic means, causing a magnetic reaction, and haptic feedback due to the inertial vibration combined with the mechanical reaction force due to the piezoelectric layer of the second actuator means.

그리고 제2 실시예에 따른 햅틱 피드백방법은 제1 액츄에이터부의 제1 자력발생수단이 하부기판에 고정되고, 인가되는 전원에 따라 제2 자력발생수단인 영구자석이 제1 자력발생수단에 대해 인력 또는 척력을 유발하여 탄성수단으로 연결된 제2 자력발생수단이 상하이동하며 자기 반력을 일으키고, 제2 액츄에이터 수단의 기계적 반력이 합쳐진 관성진동으로 인한 햅틱 피드백이 제공된다.In the haptic feedback method according to the second embodiment, the first magnetic force generating means of the first actuator portion is fixed to the lower substrate, and the permanent magnet, which is the second magnetic force generating means, is applied to the first magnetic force generating means according to the applied power. The second magnetic force generating means coupled to the elastic means causing the repulsive force to move and cause a magnetic reaction, and the haptic feedback due to the inertial vibration combined with the mechanical reaction force of the second actuator means is provided.

본 발명에 따르면 크기가 작고 저전력(약 0.3W)에서 작동하는 소형진동모터의 피에조 액츄에이터와 솔레노이드 액츄에이터를 접합한 하이브리드 형태의 액츄에이터에 있어서, 이동하는 긴 타입의 솔레노이드와 적층으로 배열된 피에조 물질이 동기화되어 진동력의 강도를 높이는 구조와, 진동력 발생 소스 자체가 움직이는 구조로서, 저주파(대략 0 내지 10 Hz)에서 버튼 클릭감을 위해 큰 진동력을 제공하고, 다수의 공진주파수와 넓은 주파수 대역(대략 0 내지 300 Hz)으로, 다양한 진동햅틱 피드백을 전달하는 효과가 있다.According to the present invention, in a hybrid type actuator in which a piezo actuator and a solenoid actuator of a small vibration motor operating at a small size and low power (about 0.3 W) are joined, the moving long type solenoid and the piezo material arranged in a stack are synchronized. Structure to increase the strength of the vibration force, and the structure to move the vibration force source itself, to provide a large vibration force for a feeling of button click at low frequencies (approximately 0 to 10 Hz), and a large number of resonance frequencies and a wide frequency band (approximately 0 to 300 Hz), it is effective to deliver various vibration haptic feedback.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.As described above and described with reference to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as described above, it is a deviation from the scope of the technical idea It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations can be made to the invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소형 액츄에이터 장치에 관한 개략적인 구성도.1 is a schematic diagram of a small actuator device according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 액츄에이터부를 나타내는 도면.2 is a view showing a second actuator part according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형 액츄에이터 장치에 관한 개략적인 구성도.3 is a schematic diagram of a small actuator device according to a second embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 액츄에이터 장치를 이용한 햅틱 피드백방법의 전체 흐름도.4 is an overall flowchart of a haptic feedback method using a small actuator device according to an embodiment of the present invention.

** 도면 부호에 대한 설명 **** Description of reference numbers **

110, 210 : 하우징 120, 220 : 제1 액츄에이터부110, 210: housing 120, 220: first actuator portion

121, 221 : 제1 자력발생수단 122, 222 : 제2 자력발생수단121, 221: first magnetic force generating means 122, 222: second magnetic force generating means

123, 223 : 탄성수단 130, 230 : 제2 액츄에이터부123, 223: elastic means 130, 230: second actuator portion

1, 5 : 제1 솔레노이드층 2, 6 : 제2 솔레노이드층1, 5: first solenoid layer 2, 6: second solenoid layer

4 : 하부기판 3, 7 : 코일4: lower substrate 3, 7: coil

Claims (11)

소형 액츄에이터 장치에 있어서,In the small actuator device, 외부로부터 인가되는 전기를 자기장으로 변환시켜 자기 반력을 발생시키는 제1 액츄에이터부; 및A first actuator unit converting electricity applied from the outside into a magnetic field to generate a magnetic reaction force; And 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하여 전달하는 제2 액츄에이터부; 를 포함하여 상기 자기반력과 상기 기계적 반력이 합쳐져 관성 진동을 발생시키며,A second actuator unit converting the applied electricity into a mechanical reaction force and transmitting the same; Including the magnetic reaction force and the mechanical reaction force to generate an inertial vibration, 상기 제1 액츄에이터부는, The first actuator unit, 제1 및 제2 솔레노이드층 사이에 코일이 배치되는 제1 자력발생수단;First magnetic force generating means having a coil disposed between the first and second solenoid layers; 상기 제1 자력발생수단의 양측면에 자기적으로 인접하게 설치되어, 하부기판에 고정되는 제2 자력발생수단; 및Second magnetic force generating means installed magnetically adjacent to both side surfaces of the first magnetic force generating means and fixed to a lower substrate; And 상기 제1 자력발생수단과 상기 하부기판 사이에 연결배치되는 탄성수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 액츄에이터 장치.Elastic means connected and disposed between the first magnetic force generating means and the lower substrate; Small actuator device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 하부가 개방되고 내부에 상기 제1 및 제2 액츄에이터부를 둘러싸도록 구성되는 하우징; 및A housing configured to open a lower portion and surround the first and second actuator portions therein; And 상기 하우징의 하단과 형상맞춤을 통해 결합되는 하부기판; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 액츄에이터 장치.A lower substrate coupled through shape fitting with the lower end of the housing; Small actuator device further comprising a. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 액츄에이터부는, The first actuator unit, 제1 및 제2 솔레노이드층 사이에 코일이 배치되고, 하부기판에 고정되는 제1 자력발생수단; 및First magnetic force generating means having a coil disposed between the first and second solenoid layers and fixed to the lower substrate; And 상기 제1 자력발생수단의 일측면에 자기적으로 인접하게 설치되어, 상기 하부기판과 탄성수단으로 연결되는 제2 자력발생수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 액츄에이터 장치.Second magnetic force generating means installed magnetically adjacent to one side of the first magnetic force generating means and connected to the lower substrate and the elastic means; Small actuator device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 액츄에이터부는,The second actuator portion, 상기 제1 액츄에이터부의 제1 자력발생수단 상에 적층되는 것을 특징으로 하는 소형 액츄에이터 장치.The small actuator device, characterized in that laminated on the first magnetic force generating means of the first actuator portion. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제2 액츄에이터부는,The second actuator portion, 상기 하우징 내부의 상측 하면에 고정되고, 상기 제1 액츄에이터부와 이격되어 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하는 것을 특징으로 하는 소형 액츄에이터 장치.The small actuator device is fixed to the upper lower surface of the inside of the housing, characterized in that for converting the electric force applied to be spaced apart from the first actuator portion to a mechanical reaction force. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제2 액츄에이터부는,The second actuator portion, 상기 하우징의 내부에 구비되는 압전층; 및A piezoelectric layer provided inside the housing; And 상기 압전층에 전원을 인가하기 위한 전극;을 포함하여, 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하는 것을 특징으로 하는 소형 액츄에이터 장치.Electrode for applying power to the piezoelectric layer; Small actuator device, characterized in that for converting the applied electricity into mechanical reaction force. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 제2 자력발생수단은 영구자석인 것을 특징으로 하는 소형 액츄에이터 장치.And said second magnetic force generating means is a permanent magnet. 소형 액츄에이터 장치를 이용한 햅틱 피드백방법에 있어서,In the haptic feedback method using a small actuator device, (a) 외부로부터 인가되는 전기를 제1 액츄에이터부를 통해 자기장으로 변환시켜 자기 반력을 발생시키는 단계;(a) converting electricity applied from the outside into a magnetic field through the first actuator to generate a magnetic reaction force; (b) 제2 액츄에이터부를 통해 인가되는 전기를 기계적 반력으로 변환하는 단계; 및(b) converting electricity applied through the second actuator portion into mechanical reaction force; And (c) 상기 자기 반력 및 기계적 반력이 합쳐진 관성진동을 발생시키는 단계; 를 포함하며,(c) generating an inertial vibration in which the magnetic reaction force and the mechanical reaction force are combined; Including; 상기 제 (a) 단계는,Step (a) is, 상기 제1 액츄에이터부의 제2 자력발생수단이 제1 자력발생수단의 양측면에 자기적으로 인접하게 설치되어 하부기판에 고정되고, 제1 자력발생수단이 탄성수단으로 인해 상하이동하며 자기 반력을 일으키는 것을 특징으로 하는 소형 액츄에이터 장치를 이용한 햅틱 피드백방법.The second magnetic force generating means of the first actuator portion is magnetically installed adjacent to both sides of the first magnetic force generating means is fixed to the lower substrate, and the first magnetic force generating means is moved by the elastic means to generate a magnetic reaction force Haptic feedback method using a small actuator device characterized in that. 삭제delete 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제 (a) 단계는,Step (a) is, 상기 제1 액츄에이터부의 제2 자력발생수단이 제1 자력발생수단의 일측면에 자기적으로 인접하게 설치되어, 상기 하부기판과 탄성수단으로 연결되고, 제2 자력발생수단이 탄성수단으로 인해 상하이동하며 자기 반력을 일으키는 것을 특징으로 하는 소형 액츄에이터 장치를 이용한 햅틱 피드백방법.The second magnetic force generating means of the first actuator portion is installed magnetically adjacent to one side of the first magnetic force generating means, is connected to the lower substrate and the elastic means, the second magnetic force generating means is moved by the elastic means Haptic feedback method using a small actuator device, characterized in that for causing a magnetic reaction.
KR1020090087127A 2009-09-15 2009-09-15 Small actuator device and haptic feedback method using the same KR101061894B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090087127A KR101061894B1 (en) 2009-09-15 2009-09-15 Small actuator device and haptic feedback method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090087127A KR101061894B1 (en) 2009-09-15 2009-09-15 Small actuator device and haptic feedback method using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110029449A KR20110029449A (en) 2011-03-23
KR101061894B1 true KR101061894B1 (en) 2011-09-02

Family

ID=43935323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090087127A KR101061894B1 (en) 2009-09-15 2009-09-15 Small actuator device and haptic feedback method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101061894B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102023617B1 (en) 2016-03-22 2019-09-20 삼성전자주식회사 Method for supplying power to implantable medical device and power supply system thereof
KR101812445B1 (en) * 2016-11-08 2017-12-27 주식회사 씨케이머티리얼즈랩 Flexible tactile actuator

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110029449A (en) 2011-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101016208B1 (en) Hybrid actuator using vibrator and solenoid, apparatus providing passive haptic feedback using the same, display unit using the same and control method
TW201145336A (en) Flexure assemblies and fixtures for haptic feedback
CN107850961B (en) Operation feeling imparting input device
KR101391710B1 (en) Module for providing tactile feedback, apparatus and method for providing tactile feedback using the module, device for indicating direction having the apparatus and portable terminal having the apparatus
KR20110110212A (en) Electroactive polymer transducers for tactile feedback devices
CN102939570A (en) An electroactive polymer actuator haptic grip assembly
KR20120105785A (en) Piezoelectric device
JP2019067409A (en) Tactile actuator having smart material working component and electromagnetic working component
KR101666532B1 (en) Vibration mouse that provide real time vibration feedback
CN112384308A (en) Vibration actuator and electronic device
KR100980855B1 (en) Handheld providing haptic feedback with hybrid actuator and providing method thereof
KR100957005B1 (en) Haptic feedback providing module using hybrid actuator, handheld therewith and providing method thereof
KR101061894B1 (en) Small actuator device and haptic feedback method using the same
KR20140095394A (en) Piezo Actuator
KR20210018703A (en) Display device
Kwon et al. Trend & prospects of haptic technology in mobile devices
KR101466226B1 (en) Flexible complex haptic generating module
US20180335844A1 (en) Electronic device, case for portable electronic device
JP2018200533A (en) Tactile transmission device
KR101026839B1 (en) Apparatus for small sized smart actuator and the method therefor
KR101284132B1 (en) Dielectricpolymer high-perpormance driver, actuator and vibratingmotor using the driver, method for operating the actuator, apparatus for providing tactile feedback and apparatus for providing tactile feedback to sight and hearing disabled person
JP2011150467A (en) Touch panel assembly and driving method therefor
JP6613153B2 (en) Tactile presentation device
KR101199435B1 (en) Small size vibration motor energy nonutility generation and the method
KR101137993B1 (en) Hybrid actuator electrical energy auto-creation installation and the method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140724

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee