KR101320185B1 - 진동 액추에이터 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 진동 액추에이터는 내부 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징의 내측 일면에 결합하는 압전 소자; 상기 압전 소자의 상측에 배치되는 질량체; 상기 압전 소자와 상기 질량체 사이에 배치되고 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제1 탄성 부재; 및 일단이 상기 하우징과 결합하고, 타단이 상기 질량체와 결합하여 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제2 탄성 부재; 를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 진동 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전 소자를 이용한 진동 액추에이터에 관한 것이다.
최근에는 사용자의 편의성을 위해 LCD화면이 큰 개인휴대단말기의 출시가 급증하고 있으며, 이에 따라 터치스크린 방식이 채택되게 되고, 터치시 진동을 발생시키기 위해 진동모터가 사용되고 있다.
진동모터는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로써, 개인휴대단말기와 같은 피진동체에 탑재되어 무음 착신알림용으로 사용되고 있다.
종래에는 커뮤테이터(Commutator)를 사용한 브러쉬(Brush) 타입의 구조를 사용하거나, 전자기력을 공진주파수에 맞춰서 주기적으로 발생시켜 진동을 발생시키는 방식을 사용하고 있었다.
그러나, 커뮤테이터(Commutator)를 사용한 브러쉬(Brush) 타입의 구조는 모터 회전시 브러쉬(Brush)가 커뮤테이터(Commutator)의 세그먼트와 세그먼트의 극간을 지나면서 기계적인 마찰과 전기적인 스파크를 유발하고, 이물을 생성하여 모터의 수명이 짧아지는 문제점이 있었고, 모터에 전압 인가시 회전관성에 의하여 목표진동량에 도달하는데 시간이 걸리므로 터치스크린에서의 적합한 진동을 구현하는데 문제가 있었다.
또한, 선형 진동자는 내부공간에 진동하는 구성요소 간의 접촉 및 소음이 발생하여 진동자의 성능 및 특성이 변하게 되는 문제가 발생하였으며, 이는 결국 선형 진동자를 채용하는 휴대용 전자기기의 성능에도 영향을 미치게 되었다.
따라서, 휴대용 전자기기의 소형화 및 슬림화를 요구하는 시장의 트렌드에 맞춰 슬림화가 가능하고 효율적으로 생산 가능하고 여러가지 요인이 작용하더라도 진동자의 성능 및 특성에 영향이 없는 진동 액추에이터에 대한 연구가 필요한 실정이다.
하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌에는 압전소자를 이용하여 진동을 발생시키는 진동발생기가 개시된다.
본 발명의 목적은 휴대용 전자기기의 소형화 및 슬림화를 만족시킬 수 있고, 진동량을 증가시킬 수 있으며, 소비 전력을 감소시킬 수 있는 진동 액추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터는 내부 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징의 내측 일면에 결합하는 압전 소자; 상기 압전 소자의 상측에 배치되는 질량체; 상기 압전 소자와 상기 질량체 사이에 배치되고 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제1 탄성 부재; 및 일단이 상기 하우징과 결합하고, 타단이 상기 질량체와 결합하여 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제2 탄성 부재; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 압전 소자에는 하나의 압전막이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 압전 소자에는 다수의 압전막이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 하우징의 내측 일면에는 상기 압전 소자의 외경과 대응되도록 돌출되는 외벽이 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 질량체에는 상기 질량체의 하면의 적어도 일부가 상측으로 함입되는 접촉방지부가 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터는 상기 하우징의 반경 방향 면이 피진동체에 부착되고, 상기 질량체는 상기 피진동체의 수직 방향으로 진동할 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터는 상기 하우징의 수직 방향 면이 피진동체에 부착되고, 상기 질량체는 상기 피진동체의 수평 방향으로 진동할 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 질량체에는 상기 질량체의 하부에서 반경 방향 외측으로 돌출되는 지지부가 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 제2 탄성 부재는 상기 지지부와 결합할 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 질량체의 상면에는 원주 방향으로 홈이 구비되어 상기 홈에 상기 제2 탄성 부재가 수용될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 질량체는 상면의 적어도 일부가 상측으로 돌출되는 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부가 상기 제2 탄성 부재와 결합할 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 질량체는 수평부 및 상기 수평부의 외측에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되는 수직부를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 하우징의 내측 타면에는 상기 수직부의 내경보다 작은 외경을 구비하도록 돌출되는 돌기부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터는 내부 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징의 내측 일면에 결합하는 압전 소자; 상기 압전 소자의 상측에 배치되는 질량체; 상기 압전 소자 및 상기 질량체와 접촉하여 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제1 탄성 부재; 및 상기 질량체 및 상기 하우징과 접촉하여 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제2 탄성 부재; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 질량체는 수평부 및 상기 수평부의 양 끝단에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되는 수직부를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 질량체와 상기 하우징 사이에는 슬라이딩 필름이 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 하우징의 내면에는 상기 질량체와 점 접촉하도록 돌출되는 가이드부가 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터의 상기 하우징의 내측 타면에는 상기 제2 탄성 부재의 외경과 대응되는 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부의 내면에 상기 제2 탄성 부재가 삽입 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 액추에이터에 의하면, 휴대용 전자기기의 소형화 및 슬림화를 만족시킬 수 있고, 진동량을 증가시킬 수 있으며, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 내부 구성 부품 수를 줄여 조립 과정을 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터의 평단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터의 스프링의 변형 예를 도시한 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 7는 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동 액추에이터의 압전 소자, 제1 탄성 부재 및 제2 탄성 부재의 변형 예를 도시한 개략 단면도.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 진동 액추에이터의 압전 소자 및 제2 탄성 부재의 변형 예를 도시한 개략 단면도.
도 11a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터에서 슬라이딩 필름을 더 포함하는 모습을 도시한 개략 측단면도.
도 11b는 도 11a의 B-B' 의 단면도.
도 12a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 측단면도.
도 12b는 도 12a의 C-C' 의 단면도.
도 12c는 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터에서 가이드부를 더 포함하는 모습을 도시한 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터의 평단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터의 스프링의 변형 예를 도시한 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 7는 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동 액추에이터의 압전 소자, 제1 탄성 부재 및 제2 탄성 부재의 변형 예를 도시한 개략 단면도.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 진동 액추에이터의 압전 소자 및 제2 탄성 부재의 변형 예를 도시한 개략 단면도.
도 11a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터에서 슬라이딩 필름을 더 포함하는 모습을 도시한 개략 측단면도.
도 11b는 도 11a의 B-B' 의 단면도.
도 12a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 측단면도.
도 12b는 도 12a의 C-C' 의 단면도.
도 12c는 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터에서 가이드부를 더 포함하는 모습을 도시한 개략 단면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터의 평단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터의 스프링의 변형 예를 도시한 개략 단면도이다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 수직 방향은 하우징(110)의 하면으로부터 상기 하우징(110)의 상면을 향하는 방향 또는 그 반대 방향일 수 있고, 반경 방향 외측 또는 내측 방향은 상기 하우징(110)의 중심으로부터 상기 하우징(110)의 외주면을 향하는 방향 또는 그 반대 방향일 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터(100)는 상기 진동 액추에이터(100)의 외관을 형성하는 하우징(110), 질량체(130), 제1 탄성 부재(140), 제2 탄성 부재(150) 및 압전 소자(120)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 일측이 개방되고 소정의 내부공간을 제공하는 하측 하우징(114)과 상기 하측 하우징(114)의 개방된 일측에 결합하는 상측 하우징(112)을 포함할 수 있다.
상기 내부공간은 질량체(130), 제1 탄성 부재(140), 제2 탄성 부재(150) 및 압전 소자(120) 등을 수용할 수 있으며, 상기 하우징(110)은 일체로도 형성될 수 있다.
상기 하우징(110)의 내측 일면에는 후술할 압전 소자(120)의 외경과 대응되도록 돌출되는 외벽(114a)이 형성되고, 상기 외벽(114a)의 내면에 압전 소자(120)를 삽입 고정함으로써 압전 소자(120)를 상기 하우징(110)의 내측 일면에 더욱 견고히 결합할 수 있다.
상기 하우징(110)은 휴대용 전자기기와 같은 피진동체에 부착되어 후술할 질량체(130)의 진동을 피진동체에 전달할 수 있다.
질량체(130)는 후술할 압전 소자(120)에 의하여 진동하는 구성으로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터(100)에서 진동의 매개는 상기 제1 탄성 부재(140) 및 상기 제2 탄성 부재(150)에 의해 구현될 수 있다.
상기 질량체(130)가 진동하는 경우 상기 하우징(110) 내에서 접촉 없이 진동할 수 있도록 상기 질량체(130)는 상기 하우징(110)의 내주면의 내경보다는 작은 외경 크기로 구비될 수 있다.
이에 따라, 상기 하우징(110)의 내주면과 상기 질량체(130)의 외주면 사이에는 일정 크기의 간극이 형성될 수 있다.
상기 질량체(130)는 철보다 무거운 비중을 갖는 텅스텐과 같은 물질이 바람직하며, 이는 동일한 체적 내에 상기 질량체(130)의 질량을 높임으로써 진동량을 최대로 하기 위함이다.
다만, 상기 질량체(130)의 재질은 텅스텐에 한정하는 것은 아니며 설계자의 의도에 따라 다양한 재질을 사용하는 것도 가능하다.
상기 질량체(130)의 반경 방향 단면의 형상은 상기 하우징(110) 및 내부 구성 부품의 형상에 따라 원형, 직사각형, 정사각형 또는 고리 형상 등으로 다양하게 형성될 수 있다.
상기 질량체(130)는 후술할 압전 소자(120)의 상측에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 질량체(130)에는 상기 질량체(130)의 하면의 적어도 일부가 상측으로 함입되는 접촉방지부(132)가 구비되어 상기 접촉방지부(132)에 제1 탄성 부재(140)가 배치될 수 있다.
상기 접촉방지부(132)와 상기 압전 소자(120) 사이에는 제1 탄성 부재(140)가 배치되어 상기 압전 소자(120)의 진동력을 상기 질량체(130)에 전달할 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면 상기 질량체(130)에는 상기 질량체(130)의 하부에서 반경 방향 외측으로 돌출되는 지지부(134)가 구비될 수 있고, 상기 지지부(134)는 상기 제2 탄성 부재(150)와 결합할 수 있다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제2 탄성 부재(150)가 상기 질량체(130)의 상면과 상기 하우징(110)에 결합하여 상기 질량체(130)를 탄성적으로 지지하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 하우징(110)의 반경 방향 면이 휴대용 전자기기와 같은 피진동체에 부착될 경우에는 상기 질량체(130)는 상기 제1 탄성 부재와 상기 제2 탄성 부재의 탄성력에 의하여 상기 피진동체의 수직 방향으로 진동할 수 있다.
또한, 상기 하우징(110)의 수직 방향 면이 상기 피진동체에 부착될 경우에는 상기 질량체(130)는 상기 피진동체의 반경 방향으로 진동할 수 있다.
여기서, 상기 하우징(110)의 반경 방향 면은 상기 하우징(110)의 하면을 의미할 수 있고, 상기 하우징(110)의 수직 방향 면은 상기 하우징(110)의 측면을 의미할 수 있다.
압전 소자(120)는 기계적 입력을 인가하면 전압이 발생하고, 전압을 인가하면 기계적 변형이 생기는 소자를 의미하는 것으로서, 외력을 가하면 전기 분극이 일어나서 전위차가 생기고, 반대로 전압을 가하면 변형이나 변형력이 생기는 성질을 가진 소자를 의미한다.
따라서, 본 발명에 따른 진동 액추에이터(100)는 상기 압전 소자(120)에 전압을 인가하여 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 진동력을 얻을 수 있고, 상기 압전 소자(120)에 전압을 인가하기 위한 별도의 회로기판을 구비할 수 있다.
상기 압전 소자(120)는 공통 전극의 역할을 하는 하부 전극(126), 전압의 인가에 따라 변형되는 압전막(124) 및 구동 전극의 역할을 하는 상부 전극(122)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 압전막(124)은 압전 물질, 바람직하게는 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료로 이루어질 수 있으며 수정, 전기석, 로셸염, 티탄산바륨, 인산이수소암모늄 또는 타르타르산에틸렌디아민 등이 압전 물질로서 사용될 수 있다.
상기 압전 소자(120)는 상기 질량체(130)의 하측에 배치될 수 있으며, 구체적으로, 상기 질량체(130)와 소정 간격 이격되도록 상기 질량체(130)의 하측에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 압전 소자(120)는 상기 하우징(110)의 내측 일면에 결합할 수 있다.
상기 압전 소자(120)와 상기 질량체(130) 사이에는 상기 질량체(130)를 탄성적으로 지지하는 제1 탄성 부재(140)가 배치될 수 있다.
즉, 상기 제1 탄성 부재(140)의 상면은 상기 질량체(130)에 결합하고, 하면은 상기 압전 소자(120)에 결합할 수 있다.
따라서, 상기 제1 탄성 부재(140)는 상기 압전 소자(120)로부터 전달되는 진동력을 상기 질량체(130)에 전달하여 상기 질량체(130)를 진동시킬 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 제2 탄성 부재(150)는 일단이 상기 하우징(110)에 결합하고, 타단이 상기 질량체(130)의 상기 지지부(134)와 결합하여 상기 질량체(130)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
즉, 본 실시예에서 진동의 매개는 상기 제1 탄성 부재(140) 및 상기 제2 탄성 부재(150)에 의해 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제1 탄성 부재(140) 및 상기 제2 탄성 부재(150)의 고유 진동 주파수는 상기 압전 소자(120)의 작동 주파수와 일치할 수 있다.
이는 상기 질량체(130)로 전달되는 진동력을 극대화하여 큰 진동량을 얻기 위함이다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 탄성 부재(140)는 상기 압전 소자(120)의 상면 및 상기 질량체(130)의 상기 접촉방지부(132)와 접촉하여 상기 질량체(130)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
따라서, 상기 질량체(130)와 상기 압전 소자(120) 사이의 간격은 상기 제1 탄성 부재(140)에 의해 채워질 수 있다.
또한, 상기 제2 탄성 부재(150)의 일단은 상기 하우징(110)과 결합하고, 타단은 상기 질량체(130)의 상면과 결합하여 상기 질량체(130)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 액추에이터(200)는 질량체(230) 및 제2 탄성 부재(250)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터(100)와 동일하므로 질량체(230) 및 제2 탄성 부재(250) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
질량체(230)의 반경 방향 단면의 형상은 하우징(110) 및 내부 구성 부품의 형상에 따라 원형, 직사각형, 정사각형 또는 고리 형상 등으로 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 진동 과정에서 하우징(210)의 내측 일면에 결합되는 압전 소자(220)와 상기 질량체(230)가 접촉하는 것을 방지하기 위하여 상기 질량체(230)의 하면의 적어도 일부가 상측으로 함입되는 접촉방지부(232)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 질량체(230)와 압전 소자(220)는 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 질량체(230)의 상면에는 원주 방향으로 홈(234)이 구비되어 상기 홈(234)에 상기 제2 탄성 부재(250)가 수용될 수 있으며, 상기 홈(234)은 상기 제2 탄성 부재(250)를 가이드하는 구성일 수 있다.
즉, 상기 제2 탄성 부재(250)의 일단은 상기 하우징(210)과 결합하고, 타단은 상기 홈(234)에 수용되어 상기 질량체(230)와 결합함으로써 상기 질량체(230)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 진동 액추에이터(300)는 질량체(330), 제1 탄성 부재(340) 및 제2 탄성 부재(350)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터(100)와 동일하므로 질량체(330), 제1 탄성 부재(340) 및 제2 탄성 부재(350) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
질량체(330)는 수평부(332) 및 상기 수평부(332)의 외측에서 하측으로 연장되는 연장부(334)를 포함할 수 있다.
상기 연장부(334)의 내경은 압전 소자(320)의 외경보다 클 수 있고, 따라서 진동 과정에서 상기 압전 소자(320)와 상기 연장부(334)가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 질량체(330)에는 제2 탄성 부재(350)와 결합하기 위해 상기 질량체(230)의 상면의 적어도 일부가 상측으로 돌출되는 돌출부(336)가 구비될 수 있고 상기 돌출부(336)가 상기 제2 탄성 부재(350)와 결합할 수 있다.
제1 탄성 부재(340)는 상기 질량체(330)와 상기 압전 소자(320) 사이에 배치되며, 일단이 상기 질량체(330)와 결합하고 타단이 상기 압전 소자(320)와 결합하여 상기 질량체(330)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
제2 탄성 부재(350)는 하우징(310)과 상기 질량체(330) 사이에 배치되며, 일단이 상기 하우징(310)과 결합하고, 타단이 상기 질량체(330)의 상기 돌출부(336)와 결합하여 상기 질량체(330)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도이고, 도 7는 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동 액추에이터의 압전 소자, 제1 탄성 부재 및 제2 탄성 부재의 변형 예를 도시한 개략 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동 액추에이터(400)는 질량체(430), 압전 소자(420), 제1 탄성 부재(440) 및 제2 탄성 부재(450)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터(100)와 동일하므로 질량체(430), 압전 소자(420), 제1 탄성 부재(440) 및 제2 탄성 부재(450) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
상기 질량체(430)는 수평부(432) 및 상기 수평부(432)의 외측에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되는 수직부(434)를 구비할 수 있다.
상기 수직부(434)의 내경은 압전 소자(420)의 외경보다 클 수 있고, 따라서 진동 과정에서 상기 압전 소자(420)와 상기 수직부(434)가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 탄성 부재(440)는 상기 압전 소자(450)의 상면 및 상기 수평부(432)의 하면과 접촉할 수 있으며, 상기 질량체(430)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
또한, 상기 제2 탄성 부재(450)는 상기 하우징(410)의 내측 타면 및 상기 수평부(432)의 상면과 접촉할 수 있으며, 상기 질량체(430)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
여기서, 상기 제2 탄성 부재(450)는 상기 수직부(434)의 내경과 대응되는 외경을 가질 수 있으며, 상기 수직부(434)에 삽입 고정되어 상기 질량체(430)와 견고히 결합할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 압전 소자(420)는 다수의 압전막이 겹쳐서 구비될 수 있다.
즉, 상기 압전 소자(420)에는 하나의 압전막이 사용될 수 있으나, 다수의 압전막을 겹쳐서 사용하는 것도 가능하며, 다수의 압전막을 사용하여 상기 압전 소자(420)를 구성하는 경우에는 더욱 큰 진동력을 얻을 수 있다.
또한, 상기 제1 탄성 부재(440) 및 상기 제2 탄성 부재(450)는 여러 개의 탄성 재질이 층을 이루어 구비될 수 있다.
즉, 상기 제1 탄성 부재(440) 및 상기 제2 탄성 부재(450)는 하나의 탄성 재질로 이루어질 수 있으나, 도 7에 도시된 바와 같이 여러 개의 탄성 재질이 층을 이루어 구비되는 것도 가능하다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 진동 액추에이터(500)는 질량체(530), 제1 탄성 부재(540) 및 제2 탄성 부재(550)를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 진동 액추에이터(100)와 동일하므로 질량체(530), 제1 탄성 부재(540) 및 제2 탄성 부재(550) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
질량체(530)는 수평부(532) 및 상기 수평부(532)의 외측에서 하측으로 연장되는 연장부(534)를 포함할 수 있다.
상기 연장부(534)의 내경은 압전 소자(520)의 외경보다 클 수 있고, 따라서 진동 과정에서 상기 압전 소자(520)와 상기 연장부(534)가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 진동 과정에서 상기 압전 소자(520)가 삽입 고정되는 상기 외벽(512a)과 상기 연장부(534)가 접촉하지 않도록 상기 연장부(534)의 하부에는 반경 방향 외측으로 단차가 형성될 수 있다.
또한, 상기 질량체(530)에는 제2 탄성 부재(550)와 결합하기 위해 상기 질량체(530)의 상면의 적어도 일부가 상측으로 돌출되는 돌출부(536)가 구비될 수 있고 상기 돌출부(536)가 상기 제2 탄성 부재(550)와 결합할 수 있다.
제1 탄성 부재(540)는 상기 질량체(530)와 상기 압전 소자(520) 사이에 배치되되, 일단이 상기 질량체(530)와 결합하고 타단이 상기 압전 소자(520)와 결합하여 상기 질량체(530)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
제2 탄성 부재(550)는 하우징(510)과 상기 질량체(530) 사이에 배치되며, 일단이 상기 하우징(510)과 결합하고, 타단이 상기 질량체(530)의 상기 돌출부(536)와 결합하여 상기 질량체(530)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 단면도이고, 도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 진동 액추에이터의 압전 소자 및 제2 탄성 부재의 변형 예를 도시한 개략 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 진동 액추에이터(600)는 하우징(610)의 돌기부(612b), 질량체(630), 제1 탄성 부재(640) 및 제2 탄성 부재(650)를 제외하고는 상기 제5 실시예에 따른 진동 액추에이터(500)와 동일하므로 하우징(610)의 돌기부(612b), 질량체(630), 제1 탄성 부재(640) 및 제2 탄성 부재(650) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
질량체(630)는 수평부(632) 및 상기 수평부(632)의 외측에서 상측 및 하측으로 연장되어 형성되는 수직부(634)를 포함할 수 있다.
하우징(610)의 내측 타면에는 제2 탄성 부재(650)의 외경과 대응되도록 돌출 형성되는 돌기부(612b)를 구비하여 상기 돌기부(612b)의 내면에 제2 탄성 부재(650)를 삽입 고정함으로써 상기 제2 탄성 부재(650)를 상기 하우징(610)의 내측 타면에 더욱 견고히 결합할 수 있다.
상기 돌기부(612b)의 외경은 상기 수직부(634)의 내경보다 작을 수 있으며, 따라서 진동 과정에서 상기 수직부(634)와 상기 돌기부(612b)가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 탄성 부재(640)는 상기 압전 소자(620)의 상면 및 상기 수평부(632)의 하면과 접촉할 수 있으며, 상기 질량체(630)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
또한, 상기 제2 탄성 부재(650)는 상기 하우징(610)의 내측 타면 및 상기 수평부(632)의 상면과 접촉할 수 있으며, 상기 질량체(630)를 탄성적으로 지지할 수 있다.
여기서, 상기 제2 탄성 부재(650)는 상기 돌기부(612b)의 내경과 대응되는 외경을 가질 수 있으며, 상기 돌기부(612b)에 삽입 고정되어 상기 하우징(610)과 견고히 결합할 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 압전 소자는 다수의 압전막이 겹쳐서 구비될 수 있다.
즉, 상기 압전 소자(620)에는 하나의 압전막이 사용될 수 있으나, 다수의 압전막을 겹쳐서 사용하는 것도 가능하며, 다수의 압전막을 사용하여 상기 압전 소자(620')를 구성하는 경우에는 더욱 큰 진동력을 얻을 수 있다.
또한, 상기 제2 탄성 부재(650')는 여러 개의 탄성 재질이 층을 이루어 구비될 수 있다.
즉, 상기 제2 탄성 부재(650)는 하나의 탄성 재질로 이루어질 수 있으나, 도 10에 도시된 바와 같이 여러 개의 탄성 재질이 층을 이루어 구비되는 것도 가능하다.
도 11a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터에서 슬라이딩 필름을 더 포함하는 모습을 도시한 개략 측단면도이고, 도 11b는 도 11a의 B-B' 의 단면도이며, 도 12a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터를 도시한 개략 측단면도이고, 도 12b는 도 12a의 C-C' 의 단면도이며, 도 12c는 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터에서 가이드부를 더 포함하는 모습을 도시한 개략 단면도이다.
도 11a 내지 도 12c를 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 진동 액추에이터(700)는 슬리이딩 필름(760) 및 가이드부(734)를 제외하고는 상기 제6 실시예에 따른 진동 액추에이터(600)와 동일하므로 슬라이딩 필름(760) 및 가이드부(734) 이외의 설명은 생략하기로 한다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 질량체(730)는 상기 하우징(710)의 내주면의 내경보다는 작은 외경 크기로 구비될 수 있고 따라서, 상기 하우징(710)의 내주면과 상기 질량체(730)의 외주면 사이에는 일정 크기의 간극이 형성될 수 있다.
상기 질량체(730)의 외주면과 상기 하우징(710)의 내주면 사이의 간극에는 슬라이딩 필름(760)이 구비될 수 있다.
따라서, 상기 질량체(730)가 진동하는 경우 상기 슬라이딩 필름(760)에 의하여 마찰없이 부드럽게 진동할 수 있다.
도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 상기 하우징(610)의 내면에는 상기 질량체(630)와 점 접촉하도록 돌출되는 가이드부(734)가 구비될 수 있다.
따라서, 상기 도 12b에 도시된 바와 같이, 상기 질량체(730)가 진동하는 경우 상기 가이드부(734)가 상기 질량체(730)와 점 접촉할 수 있으므로, 상기 질량체(730)의 진동 방향이 일정하도록 가이드할 수 있다.
또한, 상기 가이드부는 상기 질량체와 점 접촉하고 있으므로, 상기 질량체와 마찰을 최소화하도록 할 수 있다.
이상의 실시예를 통해, 본 발명에 따른 진동 액추에이터는 압전 소자를 이용함으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있고, 내부 구성 부품 수를 줄여 조립 과정을 단순화할 수 있으며, 질량체를 두 개의 탄성 부재를 이용하여 지지함으로써 진동력을 극대화할 수 있다.
또한, 하우징 및 질량체의 형상을 다양하게 변경할 수 있으므로, 휴대용 전자기기의 소형화 및 슬림화를 만족시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 진동 액추에이터 110: 하우징
120: 압전 소자 130: 질량체
140: 제1 탄성 부재 150: 제2 탄성 부재
120: 압전 소자 130: 질량체
140: 제1 탄성 부재 150: 제2 탄성 부재
Claims (18)
- 내부 공간을 제공하는 하우징;
상기 하우징의 내측 일면에 결합하는 압전 소자;
상기 압전 소자의 상측에 배치되는 질량체;
상기 압전 소자와 상기 질량체 사이에 배치되고 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제1 탄성 부재; 및
일단이 상기 하우징과 결합하고, 타단이 상기 질량체와 결합하여 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제2 탄성 부재; 를 포함하는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 압전 소자에는 하나의 압전막이 사용되는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 압전 소자에는 다수의 압전막이 사용되는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 하우징의 내측 일면에는 상기 압전 소자의 외경과 대응되도록 돌출되는 외벽이 구비되는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 질량체에는 상기 질량체의 하면의 적어도 일부가 상측으로 함입되는 접촉방지부가 구비되는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 하우징의 반경 방향 면이 피진동체에 부착되고, 상기 질량체는 상기 피진동체의 수직 방향으로 진동하는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 하우징의 수직 방향 면이 피진동체에 부착되고, 상기 질량체는 상기 피진동체의 반경 방향으로 진동하는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 질량체에는 상기 질량체의 하부에서 반경 방향 외측으로 돌출되는 지지부가 구비되는 진동 액추에이터.
- 제8항에 있어서,
상기 제2 탄성 부재는 상기 지지부와 결합하는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 질량체의 상면에는 원주 방향으로 홈이 구비되어 상기 홈에 상기 제2 탄성 부재가 수용되는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 질량체는 상면의 적어도 일부가 상측으로 돌출되는 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부가 상기 제2 탄성 부재와 결합하는 진동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 질량체는 수평부 및 상기 수평부의 외측에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되는 수직부를 구비하는 진동 액추에이터.
- 제12항에 있어서,
상기 하우징의 내측 타면에는 상기 수직부의 내경보다 작은 외경을 구비하도록 돌출되는 돌기부가 형성되는 진동 액추에이터.
- 내부 공간을 제공하는 하우징;
상기 하우징의 내측 일면에 결합하는 압전 소자;
상기 압전 소자의 상측에 배치되는 질량체;
상기 압전 소자 및 상기 질량체와 접촉하여 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제1 탄성 부재; 및
상기 질량체 및 상기 하우징과 접촉하여 상기 질량체를 탄성적으로 지지하는 제2 탄성 부재; 를 포함하는 진동 액추에이터.
- 제14항에 있어서,
상기 질량체는 수평부 및 상기 수평부의 양 끝단에서 축 방향 상측 및 하측으로 연장되는 수직부를 구비하는 진동 액추에이터.
- 제15항에 있어서,
상기 질량체와 상기 하우징 사이에는 슬라이딩 필름이 구비되는 진동 액추에이터.
- 제14항에 있어서,
상기 하우징의 내면에는 상기 질량체와 점 접촉하도록 돌출되는 가이드부가 구비되는 진동 액추에이터.
- 제14항에 있어서,
상기 하우징의 내측 타면에는 상기 제2 탄성 부재의 외경과 대응되는 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부의 내면에 상기 제2 탄성 부재가 삽입 고정되는 진동 액추에이터.
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