KR101283918B1

KR101283918B1 - 진동 발생장치

Info

Publication number: KR101283918B1
Application number: KR1020120046021A
Authority: KR
Inventors: 최천
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2012-05-01
Filing date: 2012-05-01
Publication date: 2013-07-16

Abstract

전압을 인가하면 상하로 굴곡하는 피에조 층을 변형이 용이한 금속 부재로 구성되는 피에조 고정판에 고정하고 피에조 고정판 중앙부에 별도의 고비중 중량체를 결합하고 피에조 고정판 양 측을 베이스 또는 케이스의 고정측에 연결하여 피에조 층에 전압이 인가되어 피에조 층의 변형이 발생하면 피에조 고정판에 연결된 중량체가 선형 운동을 하여 진동을 발생하는 진동 발생장치

Description

진동 발생장치 {vibrator}

본 발명은 선형 진동발생기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전압의 인가에 의해 피에조 층의 굴곡하는 변형을 중량체의 상하 운동으로 전환하는 선형진동 발생기에 관한 것이다.

여러 응용 사례가 있을 수 있으나 최근에 용도가 증가하고 있는 휴대폰이나 태블릿컴퓨터, 게임기 등에 사용되는 진동 발생용 사례로 설명을 하고자 한다.

이러한 기기들은 요즘은 공공 에티켓으로 진동 기능이 필수로 되었을 뿐 아니라 터치형으로 전화번호와 같은 데이터를 입력할 때나 게임을 할 때에도 진동 기능을 이용하는 것들이 제공되고 있다. 또, 일반 게임기능에서도 총을 쏘거나 스포츠 게임에서 공을 칠 때 등의 경우에 진동을 발생시켜 게임자가 보다 실감나게 게임을 할 수 있는 기능도 제공하고 있다. 이런 경우 보통 진동을 발생하는 모터를 채용하는데 이와 같이 다양한 경우에 진동 기능을 사용하게 됨으로써 진동 발생기의 사용 빈도가 증가하게 되어 모터에 대해 장수명화, 높은 신뢰성과 다양한 진동 형태(Mode)의 요구가 증대되고 있다.

종래의 회전형의 진동 모터로는 브러시 및 정류자와 같은 접점부품의 마모를 수반하여 기술적으로 긴 수명을 보장하기에 한계가 있기 때문에 이에 대한 대응의 한 방법으로 선형 진동발생기가 등장하였으나 특정 공진 주파수 진동만 제공하는 단점이 있어 다양한 주파수에서의 다양한 진동 형태를 제공하는 햅틱 디바이스에 대한 요구가 증가하고 있다

접점부품의 마모를 없게하여 기술적으로 긴 수명을 보장하는 대한민국 등록특허 10-0973085와 같은 마그네트 진동형, 10-0923867과 같은 코일 진동형으로 대표되는 선형진동발생기가 있으나 이들은 모두 진동자의 질량과 진동자를 지지하는 탄성부재의 스프링 상수에 의해 결정되는 특정 주파수에서만 진동을 제공하는 단점이 있어 다양한 진동 형태를 제공하고자 하는 요구에는 한계가 있다.

이에 대응하는 새로운 고안이 대한민국 공개 특허 10-2011-0124619로 피에조

소자의 변형으로 중앙에 굴곡이 있는 진동판을 변형시켜 진동을 발생하는 방안을

제시하고 있다

상기 피에조를 이용한 고안은 중앙에 굴곡을 주어 변형에 유리하게는 하였으나 진동판(110)이 피에조층(120)의 변형에 따라 같이 변형하게 되어 있어 변형이 어려운 높은 비중 금속재료를 진동판으로 채용하기가 어려워 진동 크기에 제약이 따르는 단점이 있다. 그 뿐 아니라 도 1에서 보인 것처럼 진동판의 변형량(a)이 진동자 무게 중심의 변위로 100% 전환되지 않아 진동 크기에도 손해를 초래한다.

도 2에서 나타낸 사례로 설명을 하면 종래의 고안과 달리 상하로 변형하는 별도의 탄성부재를 없앤 상태에서 전압의 인가에 따라 상하로 굴곡하는 피에조 층과 피에조 층의 변형을 중량체의 상하 변위로 변환하여 전달하는 피에조 고정판을 구비하여 변형하는 부품과 변형에 따라 상하로 진동하는 부품으로 기능을 구분하였다.
본 발명의 일측면에 따르면, 전압을 인가하면 상하로 굴곡하는 피에조 층과, 상기 피에조 층이 고정되고 변형이 용이한 금속 부재로 구성되는 피에조 고정판과, 상기 피에조 고정판에 결합되는 중량체 및, 상기 피에조 고정판을 베이스 또는 케이스에 연결하며, 상기 중량체의 진동 방향보다 진동의 직각 방향으로 변형이 쉽도록 형성되는 연장부를 포함하며, 상기 피에조 층에 전압이 인가되어 피에조 층의 변형이 발생하면 상기 피에조 고정판에 연결된 중량체가 선형 운동을 하여 진동을 발생하는 것을 특징으로 하는 진동 발생장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전압을 인가하면 상하로 굴곡하는 피에조 층과, 상기 피에조 층이 고정되고, 변형이 용이한 금속 부재로 구성되며, 베이스 또는 케이스의 고정측에 연결되는 피에조 고정판과, 상기 피에조 고정판과 연결되는 중량체 및, 상기 중량체를 상기 피에조 고정판에 연결시키며, 상기 중량체의 진동 방향보다 진동의 직각 방향으로 변형이 쉽도록 형성되는 연장부를 포함하며, 상기 피에조 층에 전압이 인가되어 피에조 층의 변형이 발생하면 상기 피에조 고정판에 연결된 중량체가 선형 운동을 하여 진동을 발생하는 것을 특징으로 하는 진동 발생장치가 제공될 수 있다.
상기 중량체는 텅스텐 비율이 80%를 넘는 소결체로 구성될 수 있다.
상기 피에조 층, 피에조 고정판 및 중량체로 이루어진 진동자와 베이스 및 케이스로 이루어진 고정자 사이에서 과도한 진동이나 충격 시에 충격을 흡수하는 수지형 댐퍼가 구비될 수 있다.
상기 피에조 층, 피에조 고정판 및 중량체로 이루어진 진동자와 베이스 및 케이스로 이루어진 고정자 사이에서 과도한 진동이나 충격 시에 충격을 흡수하여 댐퍼 기능을 하는 유체가 구비될 수 있다.

상하 진동하는 중량체가 변형할 필요가 없으므로 텅스텐 소결체와 같이 고비중체를 사용할 수 있어 진동의 크기가 증대한다. 또, 도 2의 사례와 같이 베이스( 240)에 진동의 방향보다 진동의 직각 방향으로 변형이 용이한 연장부(241)을 형성하고 그 연장부(241)에 피에조 고정판(250) 양 끝을 연결하면 피에조 층(220)의 변형에 따른 미소한 좌우 수축과 팽창이 용이하게 일어나므로 피에조 층(220)의 변형이 보다 용이하게 되고 따라서 더 큰 진동을 구현할 수 있다.

도 1은 종래의 햅틱 디바이스 굴곡의 한 형태를 나타낸다,
도 2는 본 고안 사례의 정면 단면도와 측면도를 동시에 나타낸다.
도 3은 본 고안의 도 2 사례에서 피에조 고정판을 자세히 나타내었다.
도 4는 본 고안의 상하 진동을 모델링한 설명도이다
도 5는 본 고안의 다른 사례를 나타낸다.

도 2에서 나타낸 사례에서 설명을 하면 전압의 인가에 따라 상하로 굴곡하는 피에조 층(220)을 변형이 용이한 금속 부재로 구성되는 피에조 고정판(250)에 고정하고 피에조 고정판 중앙부 연장부에 별도의 고비중 중량체(210)를 결합하고 피에조 고정판(250) 양 측을 베이스(240)에 연결된 연장부(241)와 결합한다. 또, 도 1과 도 4의 비교에서 명확해 지는 것처럼 본 고안에서는 피에조 층의 변형량(a)이 중량체 상하 변위로 그대로 변환되므로 진동 폭이 증가하여 역시 진동력을 올리게 한다.

도 3에서 상측에는 페에조 층(220)을 결합하고 중심에는 중량체(210)를 결합하면서 좌우에서는 베이스(240)에 연결된 연장부(241)와 결합할 수 있게 하는 피에조 고정판(250)의 사례를 나타내었다. 상기 부품들의 결합은 접착, 용접, 기구적인 코킹(Calking)과 같은 방법들이 사용 가능하며, 퇴행적으로 부품을 두 세 개로 분할하여 상기 기능을 수행하여도 본 고안의 범위에 해당된다는 것은 자명하다고 하겠다.

도 4에서 피에조 층(220)의 변형이 중량체(210)의 상하 진동으로 변환되는 상황을 도식화하였다.

도 5에서는 피에조 고정판(250)의 중앙부를 케이스(290)에 결합하고 피에조 고정판(250)의 양 끝에서 중량체(210)과 결합한 사례를 나타내고 있다. 이 경우도 도 2와 유사한 효과를 나타냄을 알 수 있다. 추가 도시 하지 않았지만 도 2에서 베이스에 연결된 연장부(241)를 케이스에 연장부를 형성하여 베이스에 연결된 연장부(241)의 기능을 대신할 수도 있고 도 5에서 피에조 고정판(250)의 중앙부를 베이스(240)에 연결하는 것도 본 고안의 다른 변형된 사례가 됨을 알 수 있다.

100,200 : 햅틱 디바이스, 111 : 굴곡부, 120,220 : 피에조 층
130 : 탄성부재, 140 : 지지판, 240 : 베이스
241 : 베이스에 연결된 연장부
250 피에조 고정판, 210 :중량체
290 : 케이스

Claims

전압을 인가하면 상하로 굴곡하는 피에조 층;
상기 피에조 층이 고정되고 변형이 용이한 금속 부재로 구성되는 피에조 고정판;
상기 피에조 고정판에 결합되는 중량체; 및
상기 피에조 고정판을 베이스 또는 케이스에 연결하며, 상기 중량체의 진동 방향보다 진동의 직각 방향으로 변형이 쉽도록 형성되는 연장부;를 포함하며,
상기 피에조 층에 전압이 인가되어 피에조 층의 변형이 발생하면 상기 피에조 고정판에 연결된 중량체가 선형 운동을 하여 진동을 발생하는 것을 특징으로 하는 진동 발생장치.
삭제
삭제
전압을 인가하면 상하로 굴곡하는 피에조 층;
상기 피에조 층이 고정되고, 변형이 용이한 금속 부재로 구성되며, 베이스 또는 케이스의 고정측에 연결되는 피에조 고정판;
상기 피에조 고정판과 연결되는 중량체; 및
상기 중량체를 상기 피에조 고정판에 연결시키며, 상기 중량체의 진동 방향보다 진동의 직각 방향으로 변형이 쉽도록 형성되는 연장부;를 포함하며,
상기 피에조 층에 전압이 인가되어 피에조 층의 변형이 발생하면 상기 피에조 고정판에 연결된 중량체가 선형 운동을 하여 진동을 발생하는 것을 특징으로 하는 진동 발생장치.
삭제
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 중량체는 텅스텐 비율이 80%를 넘는 소결체로 구성된 진동 발생장치
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 피에조 층, 피에조 고정판 및 중량체로 이루어진 진동자와 베이스 및 케이스로 이루어진 고정자 사이에서 과도한 진동이나 충격 시에 충격을 흡수하는 수지형 댐퍼를 더 포함하는 진동 발생장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 피에조 층, 피에조 고정판 및 중량체로 이루어진 진동자와 베이스 및 케이스로 이루어진 고정자 사이에서 과도한 진동이나 충격 시에 충격을 흡수하여 댐퍼 기능을 하는 유체를 더 포함하는 진동 발생장치.