KR101063507B1 - 저주파의 관성력 발생 모듈 - Google Patents

저주파의 관성력 발생 모듈 Download PDF

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양태헌
진경복
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Abstract

본 발명은 저주파의 관성력 발생 모듈에 관한 것으로 내부로 수납할 수 있는 소정의 공간부를 구성한 케이스와; 상기 케이스의 일측 공간에 고정설치되어 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하는 자력발생유닛과; 상기 자력발생유닛에 전기에너지 공급 시 자기장의 위치 변형 반복으로 자력발생유닛이 영구자석을 밀고 당기는 형식을 반복함에 따라 영구자석이 일측 공간의 제1 위치공간부와 제2 위치공간부에서 빠른 왕복에 의해 관성력을 생성하는 관성력 생성모듈; 로 이루어지는 구조이다.
탄성, 진동, 발생, 자장, 영구자석, 솔레노이드, 코일, 관성력, 자력

Description

저주파의 관성력 발생 모듈{Inertial force production module of low frequency}
본 발명은 저주파의 관성력 발생 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 사용자의 터치입력에 따른 솔레노이드 코일의 N극과 S극 극성 주기적 변경에 의해 영구자석으로 구성된 관성력 생성모듈이 소정의 공간에서 강한 저주파의 관성력으로 좌우 빠른 왕복 이동하여 양측의 충격 전달판에 전달받은 충격량을 사용자에게 전달하는 저주파의 관성력 발생 모듈에 관한 것이다.
유비쿼터스 네트워크 환경을 통해 전달된 다양한 정보를 모바일장치에서 사용자에게 효과적으로 전달하기 위해선 사람의 오감을 통해 전달하여야 하지만, 우리가 이제까지 접할 수 있는 모바일장치는 인간의 다섯 가지 감각 중 주로 시각과 청각에 의존해왔다.
하지만, 최근 들어 시각, 청각과 함께 또 하나의 매우 중요한 감각인 촉감을 전달하는 기술에 대한 연구가 활발해지고 있으며, 이러한 촉감을 이용하는 장치를 햅틱 장치라고 한다.
햅틱 장치(Haptic Device)는 가상현실, 시뮬레이션(Simulation), 착용용 컴퓨터(Wearable Computers), 로보틱스(Robotics), 의료용 등 다양한 분야에 활용되고 있으며, 햅틱인터페이스(Haptic Interface)라고도 한다.
이러한 햅틱 장치는 근육, 관절에 물리적인 힘을 전달해 주는 힘반력장치(Force Feedback Device)와, 피부에 내재되어 있는 기계수용체(Mechano Receptor)를 통하여 질감, 온도, 압력, 진동, 통증 등과 같은 피부 자극을 전달하는 촉감장치(또는 질감제시장치(Tactile Display))로 구분된다.
여기서, 촉감장치는 피부 자극에 의하여 사용자에게 실제 물체의 질감과 같은 사실적인 힘(Realistic Force) 또는 거칠기와 같은 재질감을 구현하는 촉감기술(Tactile Technology)을 구비하는 것이 중요하다.
최근 들어, 전자장치, 예컨대, 핸드폰과 같은 전자장치는 SKT사의 "3G+"나 KTF사의 "SHOW"와 같이 청각적인 정보뿐만 아니라 시각적인 정보까지 전달하게 되었으며, 이처럼 시각적인 정보를 전달하기 때문에 사용자들은 좀더 커다란 디스플레이를 요구하게 되었고, 이에 따라 "햅틱폰, 터치웹폰" 등과 같이 조작 버튼이 없이 전면이 터치 스크린 형태로 구성되는 핸드폰으로 바뀌어 가고 있다.
종래의 핸드폰과 같은 전자장치에 구비된 조작 버튼이 없어짐에 따라 사용자들은 터치 스크린만을 이용하여 핸드폰을 조작하게 되었고, 이에 따른 단점으로는 사용자가 터치 스크린을 조작 시 자신이 터치 스크린을 터치하여 조작이 제대로 이루어졌는지를 인식하기 힘들게 되었고, 이로 인한 터치 스크린의 오조작 발생률이 높아지게 되었다.
상술한 바와 같은 단점을 극복하기 위해, 터치 스크린이 터치되어 조작이 이루어진 경우에 진동모터가 구동되어 진동을 발생하거나 터치 스크린 화면 자체가 떨림 동작하는 등의 접근이 시도되고 있다.
따라서, 이러한 추세의 일환으로 휴대용 통신기기 내부에 장착되어 무음 진동으로 착신을 알리는 편평형 진동모터에 대한 많은 연구들이 이루어져 왔으며, 최근의 편평형 진동모터는 그 고유 기능인 착신 기능 이외에도 MP3, 게임 등과 연동되어 사용자에게 생동감 있는 진동정보를 제공하는 부가적인 기능까지 요구되고 있는 실정이다.
휴대용 통신기기 내부에 탑재되는 진동모터의 초기 모델들은 고정자와 회전자를 기본 구성으로 한 회전형 진동모터(도면도시 생략) 형태였다. 이 회전형 진동모터는 고정자의 브라켓에 샤프트를 고정하고 회전자를 상기 샤프트에 지지 회전시킴으로써 진동을 발생시켰으며, 진동력을 향상시키기 위해서 회전자의 체적을 크게하거나, 회전수를 증가시켜 진동력을 개선하였으나, 구조상의 문제로 소형화에 한계가 있었으며, 고진동을 발생시키는데 많은 어려움이 있었다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 사용자의 터치입력에 따른 솔레노이드 코일의 N극과 S극 극성 주기적 변경에 의해 영구자석으로 구성된 관성력 생성모듈이 소정의 공간에서 강한 저주파의 관성력으로 좌우 빠른 왕복 이동하여 양측의 충격 전달판에 전달받은 충격량을 사용자에게 전달하는 저주파의 관성력 발생 모듈을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 저주파의 관성력 발생 모듈은, 내부로 수납할 수 있는 소정의 공간부를 구성한 케이스와; 상기 케이스의 일측 공간에 고정설치되어 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하도록 솔레노이드 코일과 코어가 결합한 형태의 강자성체로 이루어진 자력발생유닛과; 상기 자력발생유닛에 전기에너지 공급과 강한 자기장의 위치 변형 반복으로 자력발생유닛이 영구자석을 밀고 당기는 형식을 반복함에 따라 영구자석이 일측 공간의 제1 위치공간부와 제2 위치공간부에서 수평한 좌우 이동의 빠른 왕복에 의해 발생하는 관성력으로 양측 벽에 충격량을 생성하는 관성력 생성모듈; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 케이스는 내부를 소정의 두 개의 공간으로 나누는 이격판을 형성하면서 상기 이격판은 크롬으로 도금되어 자력발생유닛과 관성력 생성모듈 의 거리 유지하게 되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 케이스 내부에서 자력발생유닛은 유동됨이 없게 고정유지되며, 관성력 생성모듈은 소정의 공간 내에서 좌우 왕복 이동하는 유동성의 부여에 의해 충격력을 발생할 수 있는 구조인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 자력발생유닛은 'E' 형상으로 다수의 돌출부를 형성한 코어의 중앙에 솔레노이드 코일이 권취된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 자력발생유닛은 솔레노이드 코일의 극성을 주기적으로 변경하여 N극 자장 및 S극 자장의 위치전환이 반복적으로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 관성력 생성모듈은 N극과 S극으로 이루어진 영구자석을 감싸는 강자성체인 자석 캡과; 상기 영구자석에 중량을 가중시키기 위한 텅스텐 테두리로 고정하는 프레임과; 상기 프레임의 테두리 사각 모서리 측에 상하로 장착되어 원활한 이동을 제공하는 볼 형태의 강구; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 관성력 생성모듈은 영구자석에 N극과 S극으로 이루어진 한 영역에서 자석 캡을 따라 반대되는 두 개의 자기력선 영역 흐름 패턴을 가지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 관성력 생성모듈은 영구자석이 양측에 배치되어 상기 영구자석에 N극과 S극으로 이루어진 한 영역에서 자석 캡을 따라 반대되는 두 개의 자기력선 영역 흐름 패턴을 가지되 각각의 영구자석은 서로 다른 자기력선의 흐름 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 관성력 생성모듈의 좌우 빠른 왕복의 관성력 이동으로 부딪혀 생성한 충격량을 사용자에게 전달하는 충격 전달판; 로 이루어진 것을 특징으로 한다
바람직하게, 상기 충격 전달판은 사용자 접촉신호를 바탕으로 인가되는 솔레노이드 코일의 극성 주기적 변경에 의해 관성력 생성모듈은 강한 저주파의 관성력으로 좌우 왕복 이동하여 양측의 충격 전달판에 충격을 전달하게 되며, 상기 충격 전달판에서 전달받은 충격량을 사용자에게 전달하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 사용자의 터치입력에 따른 접촉감지를 통해 입력된 사용자의 접촉신호를 바탕으로 솔레노이드 코일의 N극과 S극 극성 주기적 변경에 의해 영구자석으로 구성된 관성력 생성모듈이 소정의 공간에서 강한 저주파의 관성력으로 좌우 빠른 왕복 이동하여 양측의 충격 전달판에 전달받은 충격량을 사용자에게 전달하는 효과가 있다.
아울러, 사용자가 터치스크린을 조작 시 솔레노이드 코일에서 극성 주기 변경으로 왕복하는 영구자석의 관성력으로 정확히 응답속도가 빠른 진동으로 인식하게 되고, 이로 인한 터치스크린의 오조작 발생률이 낮아지게 되는 장점이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
내부로 수납할 수 있는 소정의 공간부를 구성한 케이스와;
상기 케이스의 일측 공간에 고정설치되어 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하는 자력발생유닛과;
상기 자력발생유닛에 전기에너지 공급 시 자기장의 위치 변형 반복으로 자력발생유닛이 영구자석을 밀고 당기는 형식을 반복함에 따라 영구자석이 일측 공간의 제1 위치공간부와 제2 위치공간부에서 빠른 왕복에 의해 관성력을 생성하는 관성력 생성모듈; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈을 제공함으로써 달성하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 영구자석이 제1 위치공간부 이동을 보여주는 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 영구자석이 제2 위치공간부 이동을 보여주는 사시도이다.
그리고, 도 3은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 관성력 이동하는 관성력 생성모듈을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 저주파의 관성력 발생 모듈은 사용자의 터치입력에 따른 솔레노이드 코일(122)의 N극과 S극 극성 주기적 변경에 의해 영구자석(132)으로 구성된 관성력 생성모듈(130)이 소정의 공간에서 강한 저주파의 관성력으로 좌우 빠른 왕복 이동하여 양측의 충격 전달판(140)에 전달받은 충격량을 사용자에게 전달하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈은 크게 케이스(110), 자력발생유닛(120), 관성력 생성모듈(130), 충격 전달판(140)을 포함하여 구성된다.
먼저, 케이스(110)는 내부로 수납할 수 있는 소정의 공간부를 구성한다.
이러한, 상기 케이스(110)의 일측 공간에 존재하게 되는 자력발생유닛(120)은 그 내부 공간에서 고정 설치되며, 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하도록 솔레노이드 코일(122)과 코어(124)가 결합한 형태의 강자성체로 이루어진다.
여기서, 상기 자력발생유닛(120)은 코어(124)와 상기 코어(124)에 권취된 솔레노이드 코일(122)로 이루어진다.
상기 자력발생유닛(120)은 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하는 구성요소로서, 자성체로 이루어진다. 예컨대, 상기 자력발생유닛(120)은 일반적인 솔레노이드 코일(122)로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는, 코어(124)의 중앙에 솔레노이드 코일(122)이 권취되어 구성된다.
상기 자력발생유닛(120)은 상하측에 코어(124)의 돌출부(124-1)가 위치하고, 중앙에 코어(124)의 돌출부(124-1)에는 솔레노이드 코일(122)이 권취된 구성에서 솔레노이드 코일(122)의 극성을 변경하는 것으로 예로 코어(124)는 N극이 되면, 솔레노이드 코일(122)은 S극이 되고, 코어(124)가 S극이 되면 솔레노이드 코일(122)은 N극이 되는 상기 극성은 반대로 구성될 수 있음은 물론이다.
이에, 상기 자력발생유닛(120)에 전기에너지 공급과 강한 자기장의 위치 변형 반복으로 자력발생유닛(120)이 관성력 생성모듈(130)에 구비된 영구자석(132)을 밀고 당기는 형식을 반복함에 따라 영구자석(132)이 일측 공간의 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)에서 수평한 좌우 이동의 빠른 왕복에 의해 발생하는 관성력으로 양측 벽에 충격량을 생성하게 된다.
상기 관성력 생성모듈(130)은 영구자석(132)이 자석 캡(134)에 포함되어 프레임(136)에 장착된 것으로 상기 영구자석(132)은 좌우측으로 N극과 S극으로 놓여져 구성된다.
이러한, 상기 관성력 생성모듈(130)이 케이스(110) 내부에서 좌우 왕복운동하는 관성력으로 충격량을 생성하게 되는 것이다,.
이하에서는 상기와 같은 구성을 가진 저주파의 관성력 발생 모듈에 대해 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 도 4는 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 케이스를 도시한 도면이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 저주파의 관성력 발생 모듈은 내부로 수납할 수 있는 소정의 공간부를 구성한 케이스(110)의 내부를 소정의 두 개의 공간으로 나누는 이격판(116)을 형성하면서 상기 이격판(116)은 크롬으로 도금되어 자력발생유닛(120)과 관성력 생성모듈(130)의 거리 유지하게 한다.
아울러, 상기 케이스(110)의 일측 공간에 고정설치되어 외부에서 전기에너지를 공급받아 자력이 발생하게 되는 자력발생유닛(120)은 솔레노이드 코일(122)과 코어(124)가 결합한 형태로 이루어진 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 자력발생유닛(120)에는 코어(124)와 솔레노이드 코일(122)이 결합된 것으로, 상기 코어(124)는 'E' 형상으로 다수의 돌출부(124-1)를 형성한 것이며, 상기 코어(124)의 중앙에 솔레노이드 코일(122)이 권취되어 구성된다.
이같은, 상기 자력발생유닛(120)은 도 6에 도시한 바와 같이 코어(124)에 권취된 솔레노이드 코일(122)에 N극 자장 및 S극 자장의 위치전환이 반복적으로 이루어짐에 코어(124)의 양측 돌출부(124-1) 측에서도 극성이 주기적으로 교번이 이루어져 상기 교번을 반복함에 따라 자력이 발생하게 된다.
이때, 상기 자력발생유닛(120)은 코어(124)의 중앙에 솔레노이드 코일(122)이 권취를 이루어 양측에서 각각 내측방향으로 흐르는 자기력선(102)의 흐름 패턴이 형성된다.
상기 자력발생유닛(120)의 코어(124)와 솔레노이드 코일(122)로 흐르는 자기력선(102)이 흘러가는 방향은 코어(124)에 형성된 양측 돌출부(124-1)에서 중앙에 위치하여 솔레노이드 코일(122)이 권취된 중앙의 돌출부(124-1)로 흐르는 자기력선이 생성된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 코어의 돌출부가 영구자석 측을 향하는 기준으로 할 때 자력발생유닛(120)에 발생한 자기력선(102)의 방향은 양측으로 구분된 자기력선(102)이 상측으로 위치한 코어(124)의 돌출부(124-1)에 생성된 자기력선(102)의 방향이 시계방향이면, 하측에 위치한 코어(124)의 돌출부(124-1)에 생성된 자기력선(102)의 방향이 반시계방향이 되는 것이다.
상술한 바와 같이, 상기 자력발생유닛(120)은 양측의 돌출부(124-1)에서 중앙으로 흐르는 자기력선(102)이 형성됨에 따라서 솔레노이드 코일(122)에 의해 생성할 수 있는 자력이 강하게 형성될 수 있게 된다.
이러한 상기 자기력선(102)의 방향은 임의대로 변경하여 적용할 수 있음은 물론이다.
아울러, 상기 자력발생유닛(120)에 전기에너지 공급과 강한 자기장의 위치 변형 반복으로 자력발생유닛(120)이 영구자석(132)을 밀고 당기는 형식을 반복함에 따라 관성력 생성모듈(130)의 영구자석(132)이 일측 공간의 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)에서 수평한 좌우 이동의 빠른 왕복에 의해 발생하는 관성력으로 양측 벽에 충격량을 생성하는 것이다.
다음으로, 상기 관성력 생성모듈(130)에 대하여 설명하도록 한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 관성력 생성모듈(130)은 상기 자력발생유닛(120)의 일측에 이격되어 소정의 공간으로 이루어진 일측에 제1 위치공간부(112) 와 타측의 제2 위치공간부(114)에서 왕복하도록 설치되며, 좌우방향으로의 관성력을 제공하게 된다.
이러한, 상기 관성력 생성모듈(130)은 N극과 S극으로 이루어진 영구자석(132)을 강자성체인 자석 캡(134)으로 감싸게 형성한다.
그리고, 상기 자석 캡(134)에 내포된 영구자석(132)에 중량을 가중시키기 위한 텅스텐 테두리로 고정하는 프레임(136)이 자석 캡(134)과 결합한 영구자석(132)을 내포한다.
또한, 도 9에 도시한 바와 같이 상기 프레임(136)의 테두리 사각 모서리 측에는 볼 형태의 강구(138)를 상하로 장착하여 관성력 생성모듈(130)이 케이스(110)의 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)를 왕복할 때 원활한 이동을 제공하게 된다.
이때, 상기 관성력 생성모듈(130)은 도 10에 도시한 바와 같이 영구자석(132)에 N극과 S극으로 이루어진 한 영역에서 자석 캡(134)을 따라 반대되는 두 개의 자기력선(102) 영역 흐름 패턴을 가지게 된다.
상기 N극과 S극이 상하로 위치하는 영구자석(132)에서 좌우측 양측에서 소정 영역 부분으로 중앙측으로 흐르는 자기력선(102)을 형성하여 영구자석(132)의 자력을 증폭시키게 된다.
여기서, 상기 자기력선(102)의 방향은 임의대로 변경하여 적용할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 관성력 생성모듈(130)은 프레임(136) 내부에 하나 이상의 자석 캡(134)을 양측으로 배치시키되, 서로 마주보는 영구자석(132)의 N극과 S극을 서로 반대되도록 구성할 수 있다.
즉, 상기 관성력 생성모듈(130)의 영구자석(132)이 양측에 배치되어 상기 영구자석(132)에 N극과 S극으로 이루어진 한 영역에서 자석 캡(134)을 따라 반대되는 두 개의 자기력선 영역 흐름 패턴을 가지되 각각의 영구자석(132)은 서로 다른 자기력선(102)의 흐름 패턴이 형성되도록 구성한다.
이것은, 도 11에 도시한 바와 같이, 하나의 프레임(136)을 구성하고, 상기 프레임(136)의 양측으로 각각 자석 캡(134)과 결합한 영구자석(132)이 배치되되, 영구자석(132)은 상하로 N극과 S극을 위치시키면서 일측의 영구자석(132)은 상측에 N극과 하측에 S극으로 배치되고, 타측의 위치하는 영구자석(132)은 상측에 S극과 하측에 N극으로 배치되도록 하여 양측의 영구자석(132)의 극성이 서로 반대되도록 형성한다.
이같이 두 개의 극성을 달리하는 두 개의 영구자석(132)을 구성한 프레임(136)부에서 도 12에 도시한 바와 같이 양측의 영구자석(132)에 흐르는 자기력선(102)은 일예시로 우측의 영구자석(132)은 두 개의 영역으로 나누어진 자기력선(102)이 서로 반대되는 자기력선(102)이 중앙 측을 향하는 흐름을 가지며, 좌측의 영구자석(132)은 두 개의 영역으로 나누어진 자기력선(102)이 서로 반대되는 자기력선(102)이 외측을 향하는 흐름을 가지게 형성하게 된다.
이 역시 상기 두 개의 영구자석(132)에서 소정 영역 부분으로 흐르는 자기력선(102)을 형성하여 영구자석(132)의 자력을 증폭시키게 된다.
여기서, 상기 자기력선(102)의 방향은 임의대로 변경하여 적용할 수 있음은 물론이다.
이같은 상기 관성력 생성모듈(130)은 케이스(110)의 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114) 양측에 형성된 충격 전달판(140)에 좌우 빠른 왕복의 관성력 이동으로 충격 전달판(140)에 부딪혀 생성한 충격량을 사용자에게 전달하게 된다.
도 13에 도시한 바와 같이, 상기 충격 전달판(140)은 사용자 접촉신호를 바탕으로 인가되는 솔레노이드 코일(122)의 극성 주기적 변경에 의해 관성력 생성모듈(130)은 강한 저주파의 관성력으로 좌우 왕복 이동하여 양측의 충격 전달판(140)에 충격을 전달하게 되며, 상기 충격 전달판(140)에서 전달받은 충격량을 사용자에게 전달하는 것이다.
상기 관성력 생성모듈(130)은 자력발생유닛(120)에 전기에너지 공급시 자력이 발생하여 강한 자기장으로 케이스(110)의 일측 공간의 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114) 사이를 왕복하게 되면서 양측 벽에 구성된 충격 전달판(140)을 부딪히는 관성을 반복함에 따라 충격진동을 발생하게 된다.
여기서, 상기 관성력 생성모듈(130)은 케이스(110)의 일측에 형성된 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)에서 양측 벽 좌우 끝에 충격 전달판(140)을 장착할 때만 충격량이 발생하는 것이고, 자력발생유닛(120)에 의해 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)를 왕복하는 관성력 생성모듈(130)이 충격을 발생할 양측 벽에 충격 전달판(140)이 없는 무 설치 공간이면 관성력 생성모듈(130)은 좌우 왕복에 의한 관성력만을 전달하게 된다.
이하에서는, 도 14 및 도 15를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 스프링으로 구성된 탄성제공유닛을 이용한 영구자석의 관성력 작동에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 탄성제공유닛(150)을 이용한 영구자석(132)의 관성력 발생 구성을 요약하면 다음과 같다.
케이스(110)의 내부에 형성된 소정의 공간부를 이격판(116)에 의해 두 개의 공간으로 나누어져 상기 케이스(110)의 일측 공간에 고정설치되는 자력발생유닛(120)은 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하도록 솔레노이드 코일(122)과 코어(124)가 결합한 형태의 강자성체로 이루어진다.
그리고, 상기 자력발생유닛(120)에 전기에너지 공급과 강한 자기장의 위치 변형 반복으로 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)에서 관성력으로 수평한 좌우의 빠른 왕복 이동하게 되는 프레임(136)에 구비된 영구자석(132)은 상기 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)에서 관성력으로 왕복 이동하는 영구자석(132)의 좌우방향으로 탄성력을 제공하도록 공간 양측에 탄성제공유닛(150)이 더 설치되는 구성이다.
상기 탄성제공유닛(150)은 솔레노이드 코일(122)의 극성 주기 변경에 의한 자력으로 공간 내에서 좌우 왕복 이동을 하는 영구자석(132)이 탄성제공유닛(150)을 압축함에 탄성 복원력이 저장되는 것이다.
즉, 탄성제공유닛(150)은 도 16에 도시한 바와 같이 자력발생유닛(120)의 N극과 S극 극성 주기 변경으로 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)를 왕복 하는 프레임(136)에서 영구자석(132)이 제1 위치공간부(112) 측으로 이동하여 탄성제공유닛(150)에 압축을 가함에 탄성제공유닛(150)은 탄성복원력을 저장한다.
다시 상기 영구자석(132)은 관성력으로 제2 위치공간부(114) 측으로 이동과 함께 제1 위치공간부(112) 측에 있던 탄성제공유닛(150)은 원래 형태로 되돌아 가려는 복원력으로 초기상태를 이루며, 제2 위치공간부(114) 측으로 이동한 영구자석(132)은 제2 위치공간부(114) 측에 위치하는 탄성제공유닛(150)을 압축함에 탄성 복원력을 저장하게 된다.
이같이 상기 영구자석(132)은 소정의 공간의 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)에 형성된 탄성제공유닛(150)을 왕복하면서 압축과 복원을 반복하는 관성력에 의해 발생하는 충격량이 사용자에게 전달하게 된다.
여기서, 상기 영구자석(132)이 일측의 탄성제공유닛(150)에서 타측의 탄성제공유닛(150)으로 이동할 때. 강하고 빠른 관성력 생성할 수 있도록 자력발생유닛(120)의 전자기력으로 탄성제공유닛(150)에 힘을 더해 준다.
아울러, 상기 탄성제공유닛(150)의 압축에 의해 생성된 탄성 복원력은 영구자석(132)이 제1 위치공간부(112)에서 제2 위치공간부(114)으로 이동시 강하고 빠른 관성력을 생성하도록 전자기력에 힘을 더함으로써 왕복으로 전달받은 강한 충격량이 사용자에게 전달되는 것이다.
또, 이하에서는, 도 17 및 도 18을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 탄성력을 제공하는 나선평면부를 이용한 영구자석의 관성력 작동에 대하여 설명하도록 한다.
케이스(110)의 내부에 형성된 소정의 공간부를 이격판(116)에 의해 두 개의 공간으로 나누어져 상기 케이스(110)의 일측 공간에 고정설치되는 자력발생유닛(120)은 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하도록 솔레노이드 코일(122)과 코어(124)가 결합한 형태의 강자성체로 이루어진다.
그리고, 상기 자력발생유닛(120)에 전기에너지 공급과 강한 자기장의 위치 변형 반복으로 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)에서 관성력으로 수평한 좌우의 빠른 왕복 이동하게 되는 프레임(136)에 구비된 영구자석(132)은 상기 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)에서 관성력으로 왕복 이동하는 영구자석(132)의 좌우방향으로 탄성력을 제공하도록 양측 벽에 수평하게 연장되어 나선형상의 나선평면부(160) 중앙에 형성된 탄성돌기(162)에 의해 탄성력을 제공한다.
상기 나선평면부(160)는 솔레노이드 코일(122)의 극성 주기 변경에 의한 자력으로 공간 내에서 좌우 왕복 이동을 하는 영구자석(132)이 탄성돌기(162)를 가압함에 내부로 함몰되는 탄성변형으로 탄성복원력이 저장되는 것이다.
상기 나선평면부(160)는 플레이트형상으로 형성되고, 상기 나선평면부(160) 중심으로 하여 주위에 탄성변형을 위한 탄성돌기(162)가 형성되며, 상기 탄성돌기(162)에 의해 중심으로 하여 탄성력을 제공할 수 있도록 형성된다.
즉, 상기 나선평면부(160)는 도 19에 도시한 바와 같이 자력발생유닛(120)의 N극과 S극 극성 주기 변경으로 제1 위치공간부(112)와 제2 위치공간부(114)를 왕복하는 프레임(136)에 구성된 영구자석(132)이 제1 위치공간부(112)으로 이동하여 나 선평면부(160)의 탄성돌기(162)를 압축을 가함에 나선평면부(160)의 탄성돌기(162)는 후측으로 밀리게 되고, 나선평면부(160)는 탄성복원력을 저장한다.
그리고, 상기 영구자석(132)은 관성력으로 제2 위치공간부(114) 측으로 이동과 함께 제1 위치공간부(112) 측에 있던 나선평면부(160)의 탄성돌기(162)는 원래 형태로 되돌아 가려는 복원력으로 초기상태를 이루며, 제2 위치공간부(114) 측으로 이동한 영구자석(132)은 제2 위치공간부(114) 측에 위치한 나선평면부(160)의 탄성돌기(162)를 압축함에 나선평면부(160)는 탄성 복원력을 저장하게 된다.
아울러, 상기 나선평면부(160)의 탄성돌기(162) 압축에 의해 생성된 탄성 복원력은 영구자석(132)이 제1 위치공간부(112)에서 제2 위치공간부(114)으로 이동시 강하고 빠른 관성력을 생성하도록 전자기력에 힘을 더함으로써 왕복으로 전달받은 강한 충격량이 사용자에게 전달되는 것이다.
이와 같이 소형 선형 관성력 및 충격량 생성으로 반응속도가 빠르고, 진동감쇠가 빠르다는 이점이 있고, 관성진동을 활용하여 산뜻하고 부드러운 진동을 발생할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 영구자석이 제1 위치공간부 이동을 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 영구자석이 제2 위치공간부 이동을 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 관성력 이동하는 관성력 생성모듈을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 케이스를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 자력발생유닛을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 자력발생유닛의 극성 변화를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 자력발생유닉의 자기력선 이동을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 관성력 생성모듈의 분해 사시도.
도 9은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 관성력 생성모듈 조립을 도시한 도면.
도 10는 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 관성력 생성모듈의 자기력선을 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 다수의 영구자석으로 구성된 충격발생 모듈을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 다수의 영구자석으로 구성된 충격발생 모듈의 자기력선 이동을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 다수의 영구자석으로 구성된 충격발생 모듈이 관성력 이동을 나타낸 도면.
도 14는 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 탄성제공유닛 구성을 나타낸 도면.
도 15의 (a)는 탄성제공유닛의 인장을 나타낸 도면이고, (b)는 탄성제공유닛의 압축을 나타낸 도면.
도 16은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 탄성제공유닛에 의한 영구자석의 관성력 이동을 나타낸 도면.
도 17은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 나선평면부 구성을 나타낸 도면.
도 18은 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 나선평면부를 도시한 도면.
도 19는 본 발명에 따른 저주파의 관성력 발생 모듈의 나선평면부에 의한 영구자석의 관성력 이동을 나타낸 도면.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
102:자기력선 110:케이스
112:제1 위치공간부 114:제2 위치공간부
116:이격판 120:자력발생유닛
122:솔레노이드 코일 124:코어
124-1:돌출부 130:관성력 생성모듈
132:영구자석 134:자석 캡
136:프레임 138:강구
140:충격 전달판 150:탄성제공유닛
160:나선 평면부 162:탄성돌기

Claims (20)

  1. 내부로 수납할 수 있는 소정의 공간부를 구성한 케이스와;
    상기 케이스의 일측 공간에 고정설치되어 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하는 자력발생유닛과;
    상기 자력발생유닛에 전기에너지 공급 시 자기장의 위치 변형 반복으로 자력발생유닛이 영구자석을 밀고 당기는 형식을 반복함에 따라 영구자석이 일측 공간의 제1 위치공간부와 제2 위치공간부에서 빠른 왕복에 의해 관성력을 생성하는 관성력 생성모듈; 로 이루어지되,
    상기 관성력 생성모듈은,
    N극과 S극으로 이루어진 영구자석을 감싸는 강자성체인 자석 캡과;
    상기 영구자석에 중량을 가중시키기 위한 텅스텐 테두리로 고정하는 프레임과;
    상기 프레임의 테두리 사각 모서리 측에 상하로 장착되어 원활한 이동을 제공하는 볼 형태의 강구; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    내부를 소정의 두 개의 공간으로 나누는 이격판을 형성하면서
    상기 이격판은 크롬으로 도금되어 자력발생유닛과 관성력 생성모듈의 거리 유지하게 되는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 케이스 내부에서 자력발생유닛은 유동됨이 없게 고정유지되며, 관성력 생성모듈은 소정의 공간 내에서 좌우 왕복 이동하는 유동성의 부여에 의해 충격량을 발생할 수 있는 구조인 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자력발생유닛은,
    솔레노이드 코일과 코어가 결합한 형태의 강자성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자력발생유닛은,
    'E' 형상으로 다수의 돌출부를 형성한 코어의 중앙에 솔레노이드 코일이 권취된 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자력발생유닛은,
    솔레노이드 코일의 극성을 주기적으로 변경하여 N극 자장 및 S극 자장의 위치전환이 반복적으로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 자력발생유닛은,
    코어의 중앙에 솔레노이드 코일이 권취를 이루어 양측에서 각각 내측방향으로 흐르는 자기력선의 흐름 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 관성력 생성모듈은,
    영구자석에 N극과 S극으로 이루어진 한 영역에서 자석 캡을 따라 반대되는 두 개의 자기력선 영역 흐름 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 관성력 생성모듈은,
    프레임 내부에 하나 이상의 자석 캡을 양측으로 배치시키되, 서로 마주보는 영구자석의 N극과 S극을 서로 반대되도록 하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 관성력 생성모듈은,
    영구자석이 양측에 배치되어 상기 영구자석에 N극과 S극으로 이루어진 한 영역에서 자석 캡을 따라 반대되는 두 개의 자기력선 영역 흐름 패턴을 가지되 각각의 영구자석은 서로 다른 자기력선의 흐름 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 관성력 생성모듈의 좌우 빠른 왕복의 관성력 이동으로 부딪혀 생성한 충격량을 사용자에게 전달하는 충격 전달판; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 충격 전달판은,
    사용자 접촉신호를 바탕으로 인가되는 솔레노이드 코일의 극성 주기적 변경에 의해 관성력 생성모듈은 강한 저주파의 관성력으로 좌우 왕복 이동하여 양측의 충격 전달판에 충격을 전달하게 되며, 상기 충격 전달판에서 전달받은 충격량을 사용자에게 전달하는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 관성력 생성모듈은,
    자력발생유닛에 의해 제1 위치공간부와 제2 위치공간부를 왕복하되 양측 벽에 충격 전달판이 없는 무 설치 공간이면 관성력만을 전달하게 되는 것을 더 포함 함을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  15. 내부에 형성된 소정의 공간부를 두 개의 공간으로 나누는 이격판을 형성한 케이스와;
    상기 케이스의 일측 공간에 고정설치되어 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하는 자력발생유닛과;
    상기 자력발생유닛에 전기에너지 공급 시 강한 자기장의 위치 변형 반복으로 제1 위치공간부와 제2 위치공간부에서 관성력으로 수평한 좌우의 빠른 왕복 이동하게 되는 프레임에 구비된 영구자석을 포함하되,
    상기 제1 위치공간부와 제2 위치공간부에서 관성력으로 왕복 이동하는 영구자석의 좌우방향으로 탄성력을 제공하도록 공간에 고정설치된 탄성제공유닛; 으로 이루어진 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 탄성제공유닛은,
    솔레노이드 코일의 극성 주기 변경에 의한 자력으로 공간 내에서 좌우 왕복 이동을 하는 영구자석이 탄성제공유닛을 압축함에 탄성 복원력이 저장되는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 탄성제공유닛의 압축에 의해 생성된 탄성 복원력은 영구자석이 제1 위치공간부에서 제2 위치공간부으로 이동시 강하고 빠른 관성력을 생성하도록 전자기력에 힘을 더함으로써 왕복으로 전달받은 강한 충격량이 사용자에게 전달되는 것을 포함함을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  18. 내부에 형성된 소정의 공간부를 두 개의 공간으로 나누는 이격판을 형성한 케이스와;
    상기 케이스의 일측 공간에 고정설치되어 외부에서 전기에너지를 공급받을시 자력을 발생하도록 솔레노이드 코일과 코어가 결합한 형태의 강자성체로 이루어진 자력발생유닛과;
    상기 자력발생유닛에 전기에너지 공급과 강한 자기장의 위치 변형 반복으로 제1 위치공간부와 제2 위치공간부에서 관성력으로 수평한 좌우의 빠른 왕복 이동하게 되는 프레임에 구비된 영구자석을 포함하되,
    상기 제1 위치공간부와 제2 위치공간부에서 관성력으로 왕복 이동하는 영구자석의 좌우방향으로 탄성력을 제공하도록 양측 벽에 수평하게 연장되어 나선형상으로 이루어지면서 중앙에 탄성돌기를 형성하여 탄성력을 제공하기 위한 나선평면 부; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 나선평면부는,
    솔레노이드 코일의 극성 주기 변경에 의한 자력으로 공간 내에서 좌우 왕복 이동을 하는 관성력 생성모듈이 탄성돌기를 가압함에 내부로 함몰되는 탄성변형으로 탄성복원력이 저장되는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 나선평면부는,
    자력과 관성력 생성모듈이 일측의 탄성돌기를 가압에 의한 탄성력으로 반대측 진행하는 탄성복원력에 의해 자력보다 강한 전자기력으로 강한 관성력을 생성하여 왕복으로 전달받은 충격량을 사용자에게 전달하는 것을 특징으로 하는 저주파의 관성력 발생 모듈.
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