KR102144680B1 - 진동발생용 액추에이터 - Google Patents

진동발생용 액추에이터 Download PDF

Info

Publication number
KR102144680B1
KR102144680B1 KR1020200048558A KR20200048558A KR102144680B1 KR 102144680 B1 KR102144680 B1 KR 102144680B1 KR 1020200048558 A KR1020200048558 A KR 1020200048558A KR 20200048558 A KR20200048558 A KR 20200048558A KR 102144680 B1 KR102144680 B1 KR 102144680B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaft
actuator
coil
bearing assembly
present
Prior art date
Application number
KR1020200048558A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102144680B9 (ko
Inventor
김효준
심순구
류종수
성현규
장정훈
이준기
Original Assignee
자화전자(주)
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 자화전자(주) filed Critical 자화전자(주)
Priority to KR1020200048558A priority Critical patent/KR102144680B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102144680B1 publication Critical patent/KR102144680B1/ko
Priority to CN202190000222.7U priority patent/CN218570013U/zh
Priority to PCT/KR2021/001268 priority patent/WO2021215628A1/ko
Priority to DE112021002476.0T priority patent/DE112021002476T5/de
Priority to US17/783,476 priority patent/US12040684B2/en
Priority to CN202110398928.XA priority patent/CN113541432B/zh
Publication of KR102144680B9 publication Critical patent/KR102144680B9/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H02K7/061—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using rotary unbalanced masses
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H02K7/065—Electromechanical oscillators; Vibrating magnetic drives
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H02K7/061—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using rotary unbalanced masses
    • H02K7/063—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using rotary unbalanced masses integrally combined with motor parts, e.g. motors with eccentric rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/02—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable
    • B60N2/0224—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation
    • B60N2/02246—Electric motors therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/90—Details or parts not otherwise provided for
    • B60N2/976—Details or parts not otherwise provided for massaging systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793—Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2796—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets where both axial sides of the rotor face a stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/26—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of printed conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/90—Details or parts not otherwise provided for
    • B60N2002/981—Warning systems, e.g. the seat or seat parts vibrates to warn the passenger when facing a danger
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/03—Machines characterised by the wiring boards, i.e. printed circuit boards or similar structures for connecting the winding terminations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2211/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to measuring or protective devices or electric components
    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/167—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings
    • H02K5/1677—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M19/00—Current supply arrangements for telephone systems
    • H04M19/02—Current supply arrangements for telephone systems providing ringing current or supervisory tones, e.g. dialling tone or busy tone
    • H04M19/04—Current supply arrangements for telephone systems providing ringing current or supervisory tones, e.g. dialling tone or busy tone the ringing-current being generated at the substations
    • H04M19/047—Vibrating means for incoming calls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Abstract

본 발명의 진동발생용 액추에이터는 샤프트; 상기 샤프트의 상부와 끼움결합되는 끼움부와, 상기 끼움부의 하부에 구비되며 상기 샤프트의 하부가 노출되는 제1 공간을 형성하는 지지부를 포함하는 미들서포터; 상기 미들서포터를 관통하는 중공과, 구동 코일이 구비되는 회로기판; 상기 미들서포터와 회로기판을 수용하는 내부공간을 형성하고, 상기 회로기판이 고정되는 하우징; 상기 구동코일의 상면과 대면하는 제1마그네트가 설치되며 상기 미들서포터의 상부에 고정 결합되는 제1요크플레이트; 상기 구동코일의 하면과 대면하는 제2마그네트가 설치되며 상기 미들 서포터의 하부에 고정 결합되는 제2요크플레이트; 및 상기 제1 또는 제2요크플레이트 중 하나 이상에 설치되는 중량체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

진동발생용 액추에이터{ACTUATOR FOR GENERATING VIBRATION}
본 발명은 진동을 발생시키는 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 진동 발생 및 회전 이동의 물리적 지지에 관한 구조적 개선을 통하여 적용되는 대상의 설치 환경에 최적화되는 진동발생용 액추에이터에 관한 것이다.
스마트폰과 같은 모바일 단말 등에는 통화 착신 등의 인터페이싱은 물론, 정보 입력, 이벤트 발생, 앱 실행 등을 사용자에게 피드백 인터페이싱하기 위한 진동 기능(햅틱, Haptic)이 구현된다.
이러한 진동 기능을 구현하는 진동장치는 전자기 작용에 의한 에너지를 기계적 진동 에너지로 변환하는 장치로서 전원 인가, 진동체의 이동 방식 등에 따라 여러 가지 구동 방법이 적용된다.
한편, 최근에는 사용자가 소지하거나 휴대하는 모바일 단말 이외, 차량 등에서 다양한 정보를 인터페이싱(alerting, alarming 등)하는 것은 물론, 운전자 시트에 내장되어 운전자의 신체에 진동 에너지를 전달함으로써 피로감을 해소할 수 있는 안마 기능이 겸비된 장치가 개시되고 있다.
모바일 단말 등에 적용되는 진동장치의 경우 모바일 단말의 특성상, 상당히 작은 크기를 가지며 인터페이싱에 따른 빠른 응답 특성을 가지도록 설계된다. 또한, 이러한 진동장치는 사용자의 신체가 직접 접촉하거나 또는 그에 준하는 경우가 일반적이고 나아가 모바일 단말의 전체적인 전력 효율을 위하여 진동력 자체가 크지 않도록 설계되는 것이 일반적이다.
이에 반해, 차량용 시트 등에 설치되는 진동장치의 경우 기본적으로 장시간 지속적으로 사용되어야 하며, 차량의 내부는 온도 변화가 크고 외부 충격 및 진동 등이 지속적으로 빈번하게 발생하므로 차량용 진동장치는 이러한 외적 환경에 대한 충분한 내구성을 가져야 한다.
또한, 차량용 진동장치의 경우 착석자의 하중, 시트 내부에 설치되는 깊이 등에 상관없이 진동력이 착석자 등에게 파급적으로 잘 전달되어야 하므로 최적화된 크기의 진동력이 발생되도록 설계되어야 한다.
그러나 모바일 단말에 적용되는 진동장치의 경우, 단순히 그 크기를 증대시킨다고 하여도 본질적인 구조적 특징상 충분한 내구성을 가지기 못하며, 시트 또는 쿠션부재 내부에서 충분한 크기의 진동력이 발생되기 어렵고 나아가 고속 회전에 의한 고주파 소음 발생 등으로 정숙한 환경에 부합되지 않는 문제점이 있다.
또한 일반 전기모터에 편심 진동추를 압입하여 구동하는 방식의 경우, 제품이 과도하게 큰 두께를 가지므로 차량용 시트나 쿠션 부재에 설치하는 것 자체가 어려움은 물론, 설치된다고 하여도 착석자의 하중에 의하여 시트 등이 가압되는 경우 단단한 전기모터의 물리적 이질감이 그대로 착석자에게 전달되므로 사용자 편의성이 극히 저하된다고 할 수 있다.
또한, 이러한 물리적 이질감을 해소하기 위하여 시트를 두껍게 하고 전기모터를 시트의 내부 깊이 설치하는 경우 그 만큼 진동력의 전달이 낮아져 구동 효율성이 전반적으로 저하되는 문제점이 있다고 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 장시간 지속적 사용에 따른 내구성을 더욱 향상시키고 충분한 진동력이 효과적으로 발생되도록 하여 차량 등과 같은 설치환경에 최적화되는 진동발생용 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동발생용 액추에이터는 샤프트; 상기 샤프트의 상부와 끼움결합되는 끼움부와, 상기 끼움부의 하부에 구비되며 상기 샤프트의 하부가 노출되는 제1 공간을 형성하는 지지부를 포함하는 미들서포터; 상기 미들서포터를 관통하는 중공과, 구동 코일이 구비되는 회로기판; 상기 미들서포터와 회로기판을 수용하는 내부공간을 형성하고, 상기 회로기판이 고정되는 하우징; 상기 구동코일의 상면과 대면하는 제1마그네트가 설치되며 상기 미들서포터의 상부에 고정 결합되는 제1요크플레이트; 상기 구동코일의 하면과 대면하는 제2마그네트가 설치되며 상기 미들 서포터의 하부에 고정 결합되는 제2요크플레이트; 및 상기 제1 또는 제2요크플레이트 중 하나 이상에 설치되는 중량체를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 본 발명은 상기 제1공간 내부에 구비되며, 상기 제1공간으로 노출된 상기 샤프트의 하부 부분을 물리적으로 지지하는 제2베어링어셈블리를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 또한, 본 발명은 상기 끼움부의 외주 부분을 물리적으로 지지하는 제1베어링어셈블리를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우 본 발명에 의한 상기 제1공간의 내경은 상기 끼움부의 외경보다 큰 크기를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.
구체적으로 본 발명의 상기 제1베어링어셈블리는 상기 끼움부의 외주와 대면하는 제1몸체; 및 상기 제1몸체에 구비되며 상기 끼움부의 외주와 대접하는 제1볼을 포함하여 구성될 수 있으며 본 발명의 상기 제2베어링어셈블리는 상기 샤프트의 하부와 대면하는 제2몸체; 및 상기 제2몸체에 구비되며 상기 샤프트의 하부와 대접하는 제2볼을 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서 본 발명에 의한 상기 제1볼이 상기 끼움부의 회전 이동을 가이딩 및 지지하는 지점은 상기 제2볼이 상기 샤프트 하부의 회전 이동을 가이딩 및 지지하는 지점과 대비하여 상대적으로 외측이며 상대적으로 상부가 되도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 제1볼은 상기 제2볼보다 큰 직경을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.
나아가 본 발명의 상기 하우징은 상기 제1베어링어셈블리가 결합되는 제1안착부가 내측 상면에 구비된 상부하우징; 상기 제2볼베어링어셈블리가 구비되며 상기 제1공간과 결합되는 제2안착부가 저면에 형성되며 상기 회로기판과 결합되는 하나 이상의 결합부가 구비된 서브케이스; 및 상기 서브케이스가 결합되는 결합공간이 형성되며 상기 상부하우징과 결합되는 하부하우징을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, 회전 구동력이 발생되는 마그네트를 구동코일의 상부 및 하부에 이원적으로 배치함으로써 구동코일에서 발생되는 자기력을 상부 및 하부 모두에서 회전 구동력으로 전환시킬 수 있어 회전 구동에 의한 진동력을 더욱 증강시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의할 때, 베어링 구조가 회전 이동을 지지 및 가이딩하는 객체를 이원화시키고, 지지 및 가이딩하는 지점 또한, 상하 및 내외를 기준으로 각각 서로 차등화시킴으로써 회전 이동체의 뒤틀림(twist), 틸트(tilt), 슬립(slip), 이탈(deviation) 등이 더욱 효과적으로 억제될 수 있어 장시간 지속적 사용에 따른 더욱 견고한 내구성을 제공할 수 있으며 사용 연한 또한, 더욱 증진시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의할 때, 베어링 구조에 적용되는 볼의 사이즈를, 해당 볼이 물리적으로 지지하는 객체 등에 따라 서로 다르게 적용함으로써 이종 재질 간의 물리적 마찰에 의한 손상이나 소모 등을 최소화할 수 있어 구동 성능과 내구성 등을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 진동발생용 액추에이터의 전체적인 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 진동발생용 액추에이터의 상세 구성을 도시한 분해 결합도,
도 3은 본 발명의 회전 이동을 위한 구성 및 이들 구성의 상호 결합 관계를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 진동발생용 액추에이터의 내부 구조를 도시한 단면사시도 및 단면도,
도 5는 회전 이동과 관련된 본 발명의 상세 구조를 도시한 단면 사시도 및 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 진동발생용 액추에이터의 구조를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 회로기판 및 구동코일을 도시한 분해 결합도,
도 8은 각 코일레이어(구동코일)의 상세 구조를 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 의한 복수 개 코일레이어들의 구조를 도시한 도면,
도 10은 코일레이어들의 전기적 연결 관계에 대한 실시예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 진동발생용 액추에이터(이하 '액추에이터'라 지칭한다)(1000)의 전체적인 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 액추에이터(1000)의 상세 구성을 도시한 분해 결합도이다.
본 발명의 액추에이터(1000)는 차량에 구비되는 좌석, 시트, 등받이, 쿠션부재 등에 삽입되어 차량에 관련된 다양한 정보를 인터페이싱하는 기능 및/또는 발생된 진동력을 파급시켜 착석자에게 피로감을 해소할 수 있는 안마 기능이 겸비된 액추에이터에 해당한다.
본 발명의 액추에이터(1000)는 차량용 좌석 등은 물론, 의자, 침대, 소파 등과 같이 사용자의 편의성을 높이는 가구 또는 장치 등에도 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 액추에이터(1000)는 도 1 등에 도시된 바와 같이, 하우징(1100), 구동코일(CL), 회로기판(1200), 샤프트(1300), 미들서포터(1700), 제1마그네트(1400), 제2마그네트(1500) 및 중량체(Weight)(1600) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 하우징(1100)은 본 발명의 구성요소들이 구비되는 내부공간을 제공하며 후술되는 바와 같이 진동 발생을 위한 회전 운동을 지지하는 고정체로서 기능한다.
본 발명의 액추에이터(1000)는 차량용 시트의 내부에 삽입되어 설치될 수 있으므로 도 1에 예시된 바와 같이 하우징(1100)을 포함한 그 전체적인 형상은 높이(Z축 방향)가 낮고 높이 방향에 수직을 이루는 평면 방향(XY 평면)이 적절한 너비를 가지는 박형(thin type)으로 구현되는 것이 바람직하다.
도면에 도시된 축과 그 축을 지칭하는 용어 및 해당 축을 기준으로 한 상부 또는 하부 등과 같은 용어는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 상대적 기준을 제시하기 위한 것일 뿐, 절대적 기준에서의 어떤 방향이나 위치 등을 특정하기 위한 것이 아님은 자명하다.
본 발명의 하우징(1100)은 실시형태에 따라서 상부하우징(1110) 및 하부하우징(1120)으로 이원화될 수 있다. 또한, 조립공정 등의 효율성을 더욱 높이기 위하여 본 발명의 하우징(1100)은 진동 발생을 위한 구성들이 탑재되며, 하부하우징(1120)의 결합공간(1121)에 안착되어 결합되는 서브케이스(1130)를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 회로기판(1200)은 도 2 등에 도시된 바와 같이 가운데 부분에 중공(1210)이 형성되며, 이 중공(1210)과 외주 사이의 면부에 구동코일(CL)이 탑재된다.
상기 회로기판(1200)은 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이 서브케이스(1130)에 구비된 결합부(1133)에 나사 체결 등을 통하여 고정될 수 있다.
회로기판(1200)을 기준으로 상부(Z축 방향 기준)에는 구동코일(CL)의 상면과 대면하는 제1마그네트(1400)가 위치하며, 하부에는 구동코일(CL)의 하면과 대면하는 제2마그네트(1500)가 위치한다.
구동코일(CL)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 구동코일(CL)을 기준으로 상부 및 하부 각각에 자기력이 동시에 발생하게 되고 이 발생된 자기력이 제1마그네트(1400) 및 제2마그네트(1500) 각각에 동시적으로 전달되어 더욱 배가된 구동력으로 제1마그네트(1400) 및 제2마그네트(1500)가 회전이동하게 된다.
구체적으로 상기 제1마그네트(1400)는 제1마그네트(1400)를 지지하며 후술되는 미들서포터(1700)의 상부에 고정 결합되는 제1요크플레이트(1450)에 설치된다. 또한, 상기 제2마그네트(1500)는 제2마그네트(1500)를 지지하며 미들서포터(1700)의 하부에 고정 결합되는 제2요크플레이트(1550)에 설치된다.
제1 및 제2요크플레이트(1450, 1550)는 금속 재질 등으로 이루어질 수 있으며, 물리적으로 제1마그네트(1400)와 제2마그네트(1500) 각각을 지지함과 동시에 구동코일(CL)에서 발생된 자기력이 외부로 누설되는 것을 방지하고 제1마그네트(1400)와 제2마그네트(1500) 각각에 집중되도록 하는 기능을 수행한다.
상기 기능을 더욱 효과적으로 구현하기 위하여 제1요크플레이트(1450)는 그 외주 부분이 하방으로 내려오는 원반 형상을 가지도록 구성하고 제1마그네트(1400)는 제1요크플레이트(1450)의 하부에 결합되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 경우 제1마그네트(1400)가 회전 운동에 의한 원심력으로 이탈하는 현상 또한, 효과적으로 방지할 수 있다.
상응하는 관점에서 제2마그네트(1500)는 제2요크플레이트(1550)의 상부에 결합되도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 샤프트(1300)는 회전 이동의 기준이 되는 축(axis)으로 기능하며, 회로기판(1200)의 가운데 부분에 형성된 중공(1210)을 관통하여 설치된다. 또한, 샤프트(1300)는 그 상부 부분이 본 발명에 의한 미들서포터(1700)의 상부에 끼움결합된다.
본 발명의 미들서포터(1700)는 회전 이동하는 객체로서, 앞서 기술된 바와 같이 제1요크플레이트(1450)가 상부에 결합 고정되며, 하부에 제2요크플레이트(1550)가 결합 고정된다.
즉, 높이 방향을 기준으로 상호 이격(H)(도 5 참조)되는 형태로 제1 및 제2요크플레이트(1450, 1550)가 모두 미들서포터(1700)에 고정 결합되어 구동코일(CL)에 의한 자기력이 발생하는 경우 미들서포터(1700), 제1요크플레이트(1450) 및 제2요크플레이트(1550)가 함께 회전하게 된다.
한편, 구동코일(CL)이 탑재된 회로기판(1200)은 하우징(1100)에 고정 결합되므로 하우징(1100)과 함께 고정체로서 기능한다.
본 발명의 중량체(1600)는 제1요크플레이트(1450) 또는 제2요크플레이트(1550) 중 하나 이상에 설치되며, 중량체(1600)가 설치된 제1요크플레이트(1450) 등이 회전 이동하게 되면 무게 편심에 의하여 진동이 발생하게 된다.
도 2에 예시된 바와 같이 제1요크플레이트(1450)의 상면에는 상기 중량체(1600)의 외부 이탈을 방지하기 위한 단턱 구조, 끼움 결합 구조 등이 구비될 수 있음은 물론이다.
도 2에 도시된 포지션 마그네트(1950)는 자극 배치를 통하여 제1마그네트(1400) 또는/및 제2마그네트(1500)와 인력 또는 척력을 발생시키는 구성으로서 제1마그네트(1400) 또는/및 제2마그네트(1500)의 정위치 정지를 유도하기 위한 구성에 해당한다.
도 3은 본 발명의 회전 이동을 위한 구성 및 이들 구성의 상호 결합 관계를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 미들서포터(1700)는 구체적으로 끼움부(1710) 및 지지부(1720)를 포함하여 구성될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이 샤프트(1300)의 상부 부분은 미들서포터(1700)의 끼움부(1710)에 결합된다.
실시형태에 따라서 샤프트(1300)의 상부가 끼움부(1710)에 고정되지 않고 미들서포터(1700)의 회전 이동을 가이딩하도록 구성할 수도 있음은 물론이나, 샤프트(1300)의 상부가 미들서포터(1700)의 끼움부(1710)에 고정 결합되도록 하여 미들서포터(1700)가 회전 이동하는 경우 샤프트(1300) 또한, 함께 회전 이동하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성하는 경우 미들서포터(1700)의 전체적인 회전 이동이 더욱 정확하게 정위치에서 이루어지도록 유도할 수 있으며 나아가 미들서포터(1700)의 회전 이동이 더욱 견고하게 지지될 수 있다.
미들서포터(1700)의 지지부(1720)는 상기 끼움부(1710)의 하부에 구비되는 구성으로서, 도 3 등에 도시된 바와 같이 상기 끼움부(1710)에 결합된 샤프트(1300)의 하부가 노출되는 제1공간(1730)이 내부에 형성된다.
본 발명의 제2베어링어셈블리(1900)는 상기 제1공간(1730)에 결합되는 구성으로서, 제1공간(1730)을 통하여 노출된 샤프트(1300)의 하부를 베어링 구조에 의하여 가이딩 및 지지하는 구성에 해당한다.
구체적으로 제2베어링어셈블리(1900)는 도 3의 하단 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(1300)의 하부 부분과 대면하는 제2몸체(1910) 및 상기 제2몸체(1910)에 구비되며 상기 샤프트(1300)의 하부 부분과 대접하는 제2볼(1920)을 포함하여 구성될 수 있다.
샤프트(1300) 하부에 대한 물리적 지지 및 회전 이동에 대한 가이딩이 더욱 효과적으로 구현되도록 제2베어링어셈블리(1900)는 도 3에 예시된 바와 같이 샤프트(1300)의 길이 등에 따라 상하 복수 개로 구비될 수 있음은 물론이다.
상기 제2베어링어셈블리(1900)는 서브케이스(1130)의 저면에 형성되며 상기 제1공간(1730)과 결합되는 제2안착부(1131)(도 2 참조)에 구비될 수 있다.
또한, 실시형태에 따라서 상호 끼움결합되는 조립 공정 등에 대한 효율성을 높이고, 물리적으로 대면하는 구성들의 유격 등이 더욱 억제될 수 있도록 본 발명의 상기 제2베어링어셈블리(1900)는 도 2 및 도 3 등에 도시된 바와 같이 가이딩부재(1930)의 매개를 통하여 제2안착부(1131) 및 제1공간(1730)에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제1베어링어셈블리(1800)는 도 3 등에 도시된 바와 같이 미들서포터(1700)의 상부 부분에 해당하는 끼움부(1710)의 외주 부분을 베어링 구조에 의하여 가이딩하고 지지하는 구성에 해당한다.
도 3의 상단 확대도에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1베어링어셈블리(1800)는 구체적으로 끼움부(1710)의 외주와 대면하는 제1몸체(1810) 및 상기 제1몸체(1810)에 구비되며 상기 끼움부(1710)의 외주 부분과 대접하는 제1볼(1820)을 포함할 수 있으며, 하우징(1100), 구체적으로 상부하우징(1110)의 내측 상면에 구비된 제1안착부(1111)에 결합되도록 구성될 수 있다.
이러한 구조를 통하여 제1베어링어셈블리(1800)는 상부하우징(1110)의 제1안착부(1111)에, 제2베어링어셈블리(1900)는 하우징(1100)을 구성하는 서브케이스(1130)의 제2안착부(1131)에 결합됨으로써, 제1 및 제2베어링어셈블리(1800, 1900)는 하우징(1100)과 함께, 미들서포터(1700) 등으로 이루어지는 회전체(rotator)에 상응하는 관점에서 고정체(stator)로서 기능하게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 액추에이터(1000)의 내부 구조를 도시한 단면사시도(도 4(a)) 및 단면도(도 4(b))이며, 도 5는 회전 이동과 관련된 본 발명의 상세 구조를 도시한 단면 사시도(도 5(a)) 및 단면도(도 5(b))이다.
앞서 기술된 바와 같이, 본 발명의 액추에이터(1000)를 이루는 구성 중 상부하우징(1110), 하부하우징(1120), 하부하우징(1120)에 결합되는 서브케이스(1130), 상부하우징(1110)과 결합하는 제1베어링어셈블리(1800) 및 서브케이스(1130)에 결합하는 제2베어링어셈블리(1900)가 고정체에 해당한다.
앞서 설명된 바와 같이 회로기판(1200)은 체결수단(S1) 등에 의하여 서브케이스(1130)와 고정 결합되므로 회로기판(1200) 또한, 고정체에 해당한다.
회로기판(1200)은 충격이나 진동이 흡수 내지 분산될 수 있도록 하드회로기판(Hard PCB)보다는 유연성을 가지는 가요성 회로기판(FPCB)으로 구현되는 것이 바람직하다.
미들서포터(1700) 및 미들서포터(1700)에 고정 결합되는 샤프트(1300)는 회전체(rotator)를 이루는 주요 구성으로서, 정위치에서 회전 이동하는 객체에 해당한다.
또한, 본 발명의 제1 및 제2마그네트(1400, 1500)는 도 5에 도시된 바와 같이 수직 방향(Z축 방향)을 기준으로 서로 이격(H1)되도록 제1요크플레이트(1450)와 제2요크플레이트(1550)에 각각 설치되어 미들서포터(1700)와 함께 회전 이동하는 회전체(rotator)를 구성한다.
본 발명에 의한 액추에이터(1000)는 이원화된 제1베어링어셈블리(1800) 및 제2베어링어셈블리(1900)를 통하여 축회전하는 구성을 물리적으로 지지하고 그 회전 이동을 가이딩하도록 구성된다.
앞서 상술되었으며 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1베어링어셈블리(1800)가 지지하고 가이딩하는 대상은 미들서포터(1700), 구체적으로 미들서포터(1700)의 끼움부(1710)이며, 제2베어링어셈블리(1900)가 지지하고 가이딩하는 대상은 샤프트(1300)가 된다.
즉, 본 발명에 의한 액추에이터(1000)에서는 각 베어링구조가 물리적 지지하고 가이딩하는 대상이 서로 다르도록 구성된다.
이와 같이 회전 이동을 지지하고 가이딩하는 구성을 이원화하고 나아가 이들이 각각 지지하고 가이딩하는 객체와 그 위치를 서로 달리 구성함으로써, 축회전하는 객체의 물리적 지지와 가이딩을 더욱 효과적으로 구현할 수 있다.
이를 더욱 효과적으로 구현하기 위하여 도 5 등에 도시된 바와 같이 미들서포터(1700)의 지지부(1720)가 형성하는 제1공간(1730)의 내경(D1)은 미들서포터(1700)의 끼움부(1710)의 외경보다 크도록 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성하는 경우 제1베어링어셈블리(1800) 및 제2베어링어셈블리(1900)가 결합되는 공간을 효과적으로 활용할 수 있어 장치 전체의 볼륨을 크게 변화시키지 않고도 제1베어링어셈블리(1800)가 끼움부(1710)를 지지하는 지점(position)과 제2베어링어셈블리(1900)가 샤프트(1300) 하부를 지지하는 지점(position)을 더욱 효과적으로 다르게 구성할 수 있다.
또한, 이와 같이 구성하는 경우 제1베어링어셈블리(1800)가 배치되는 공간을 상대적으로 확장시킬 수 있어 샤프트(1300)와 대접하는 제2볼(1920)과 대비하여 상대적으로 큰 크기를 가지는 제1볼(1820)을 제1베어링어셈블리(1800)에 적용할 수 있다.
볼(1820, 1920)과 샤프트(1300) 등은 금속, 세라믹 등과 같이 강성이 높은 재질로 구현될 수 있으나, 미들서포터(1700)와 같은 부재는 간단하지 않은 형상적 특징을 가지게 되므로 사출 등에 의하여 성형되는 플라스틱 재질로 구현되는 것이 일반적일 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의하는 경우 상대적으로 큰 크기의 제1볼(1820)을 적용할 수 있어 이종(異種) 재질일 수 있는 제1볼(1820)과 미들서포터(1700) 사이의 대접에 의하여 발생될 수 있는 물리적 데미지 등을 더욱 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 액추에이터(1000)에 의하는 경우, 제1베어링어셈블리(1800)를 구성하는 제1볼(1820)이 상기 끼움부(1710)의 회전 이동을 가이딩 및 지지하는 지점은 제2볼(1920)이 샤프트(1300) 하부의 회전 이동을 가이딩 및 지지하는 지점과 대비하여 상대적으로 외측(△P)이 되며, 나아가 상대적으로 상부(△H)가 된다.
이와 같이 회전 이동을 가이딩 및 지지하는 지점이 높낮이에서는 물론, 내외측을 기준으로도 서로 다르도록 구성하고 나아가 가이딩 및 지지되는 객체 대상 또한, 서로 이원화시킴으로써, 회전 이동에 대한 물리적 지지가 더욱 분산적으로 이루어지도록 유도할 수 있어 회전이동이 장시간 지속적으로 이루어지는 환경에 더욱 강인한 내구성을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 액추에이터(1000)의 구조를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제2베어링어셈블리(1900)가 적용된 실시예에 해당한다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2베어링어셈블리(1900)는 앞서 기술된 바와 같이 미들서포터(1700)의 제1공간(1730) 내부로 삽입되도록 구성되며, 제1공간(1730) 내부에서 미들서포터(1700)의 회전 이동을 가이딩 및 지지하도록 구성된다.
이 경우 제2볼(1920)의 외측 부분이 미들서포터(1700)의 지지부(1720) 내측면과 대접하여 미들서포터(1700)의 회전 이동을 가이딩하게 된다. 이와 같이 구성하는 경우 제2볼(1920)의 외측 부분이 미들서포터(1700)의 회전 이동을 가이딩하게 되므로 샤프트(1300)의 축 중심을 기준으로 더욱 확장된 영역에서 대접 지점이 형성되므로 미들서포터(1700)의 회전 이동을 더욱 안정적으로 가이딩할 수 있게 된다.
이하에서는 제1마그네트(1400) 및 제2마그네트(1500)에 자기력을 발생시키는 본 발명의 구동코일(CL)에 대한 상세 구성 및 전기적 연결 관계에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 회로기판(1200) 및 구동코일(CL)을 도시한 분해 결합도이며, 도 8은 각 코일레이어(구동코일)의 상세 구조를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 구동코일(CL)은 수직 방향(Z축 방향)을 기준으로 상하로 적층되는 복수 개의 코일레이어로 이루어질 수 있다. 이하 설명에서는 각 층(layer)에 위치하는 구동코일(CL)을 코일레이어로 지칭하도록 한다.
각 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)의 가운데 부분에는 본 발명의 샤프트(1300) 등이 관통할 수 있도록 회로기판(1200)의 중공(1210)과 대응되는 중공이 형성된다.
도면에는 4개의 코일레이어가 도시되어 있으나 이는 하나의 실시예일 뿐, 이와는 다른 개수의 코일레이어가 적용될 수 있음은 물론이다. 다만, 적층되는 코일레이어의 개수는 본 발명에 의한 액추에이터(1000)의 두께를 결정하는 하나의 요인이 되므로 두께 효율성 제고 및 자기력 증강을 동시에 충족시키기 위하여 도면에 예시된 바와 같이 4개의 코일레이어로 구동코일을 구현하는 것이 바람직하다.
코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)는 PCB 패터닝(patterning)을 통하여 구현되거나 PCB에 부착하는 방식으로 구현될 수도 있으나, 패턴 사이(코일 라인 사이)의 절연 간격을 더욱 효과적으로 좁히고, 코일 라인이 최적의 높이(두께)가 될 수 있도록 COF(Chip On Flexible Printed Circuit) 패키징(packaging)로 구현되는 것이 바람직하다.
제1코일레이어(CL1)는 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 다른 위상(U, V, W)을 가지는 복수 개 코일유닛(CL1-U, CL1-V, CL1-W)이 환형을 이루며 반복적으로 그리고 순차적으로 나열되는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 3가지 서로 다른 위상(U, V, W)으로 이루어지는 경우 예를 들어 제1코일레이어(CL1)를 이루는 전체 코일유닛의 개수는 3n(n은 1이상의 자연수)개가 된다.
환형을 효과적으로 구현하고 공간 집적도 및 발생되는 자기력의 밀도를 높이기 위하여 상기 제1코일레이어(CL1)를 구성하는 전체 코일유닛의 개수는 3k(k는 2이상의 자연수)가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.
다른 코일레이어(CL2, CL3, CL4)도 외부 전원의 인가를 위한 구조에서만 일부 서로 다를 수 있을 뿐, 상술된 제1코일레이어(CL1)와 동일하게 서로 다른 위상을 가지는 복수 개 코일유닛을 각각 포함하도록 구성된다.
도면에는 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4) 모두 9개의 코일유닛으로 이루어진 실시예가 도시되어 있으나 이는 하나의 예일 뿐, 코일유닛 상하를 기준으로 상호 위치 정합성을 가질 수 있다면 각 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)를 구성하는 코일유닛의 개수는 3배의 배수를 유지하면서 서로 다를 수 있다.
실시형태에 따라서, 제1코일레이어(CL1)와 제4코일레이어(CL4)는 도면에 예시된 바와 같이 9개의 코일유닛으로 구현하고, 제2코일레이어(CL2) 및 제3코일레이어(CL3)는 특정 방향으로 편향시킨 3개 또는 6개의 코일유닛으로 구현할 수도 있다.
구동코일의 구조를 위와 같이 구성하고 나아가 제1마그네트(1400) 및 제2마그네트(1500)를 전체 공간이 아닌 일부 공간에서만 구비시키는 경우, 상하를 기준으로 4개의 레이어 모두에 코일유닛이 구비된 제1영역은 2개의 레이어에만 코일유닛이 구비된 제2영역보다 상대적으로 더 강화된 자기력이 발생하므로 미들서포터(1700) 등을 포함한 회전체(rotator)를 부등(不等)속도로 회전시킬 수 있다.
이와 같이 회전체가 부등속도로 회전하는 경우 중량체(1600)의 편심 회전과 함께 시너지 효과를 발생시킬 수 있어 더욱 증강된 진동력을 생성할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 제2코일레이어(CL2) 및 제3코일레이어(CL3)는 두께 효율성을 높이기 위하여 베이스코어(1220)를 기준으로 상면 및 하면에 탑재되도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 실시형태에 따라서 제1코일레이어(CL1)는 상부코어(1230)에 탑재되도록 구성하고 제4코일레이어(CL4)는 하부코어(1240)에 탑재되도록 구성할 수 있다.
상부코어(1230) 및 하부코어(1240)는 제1마그네트(1400) 및 제2마그네트(1500)의 회전 이동에 대한 면대면(plane vs. plane) 가이딩 또한, 수행할 수 있다. 도면에는 각 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)를 구비시키기 위한 하나의 예로 상부코어(1230), 하부코어(1240) 및 베이스코어(1220)를 도시하고 있을 뿐, 형상이나 위치 등은 이와 다르게 구현될 수 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명에 의한 복수 개 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)들의 구조를 도시한 도면이며, 도 10은 각 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)의 전기적 연결 관계에 대한 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명에 의한 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)는 외부전원과 병렬로 연결되는 복수 개 그룹으로 구분될 수 있으며, 이 경우 복수 개 그룹 중 서로 다른 그룹에 속한 코일레이어는 상호 직렬로 연결되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 9의 가운데 도면과 같이 제1코일레이어(CL1)와 제3코일레이어(CL3)가 하나의 그룹(제1그룹)을 이루어 외부전원(음)과 병렬로 연결되며 제2코일레이어(CL2)와 제4코일레이어(CL4)가 하나의 그룹(제2그룹)을 이루어 외부전원(양)과 병렬로 연결될 수 있다.
그 상태에서, 제1그룹을 이루는 코일레이어(CL1, CL3) 중 하나인 제1코일레이어(CL1)는 제2그룹을 이루는 코일레이어(CL2, CL4) 중 하나와 직렬로 연결되며, 제1그룹의 제3코일레이어(CL3)는 제2그룹을 이루는 코일레이어(CL2, CL4) 중 제1코일레이어(CL1)와 직렬로 연결되지 않은 다른 하나와 직렬로 연결된다.
이와 상응하는 관점에서, 도 9의 최하단 그림과 같이 제1코일레이어(CL1)와 제4코일레이어(CL4)가 외부전원(음)과 병렬로 연결되며, 제2코일레이어(CL2)와 제3코일레이어(CL3)가 외부전원(양)과 병렬로 연결될 수 있다. 이 도면에는 하나의 실시예로 제1코일레이어(CL1)와 제2코일레이어(CL2)가 직렬로 연결되며, 제3코일레이어(CL3)와 제4코일레이어(CL4)가 직렬로 연결된다.
이와 같이 층(layer)을 달리하는 각 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)들이 상호 병렬과 직렬에 의한 조합으로 상호 전기적으로 연결되므로 자기력을 높일 수 있음과 동시에 일부 전원 라인에 단선이 발생하더라도 회전 구동력을 지속할 수 있게 된다.
앞서 기술된 바와 같이 각 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)를 구성하는 코일유닛들은 서로 다른 3가지 위상(U, V, W)을 가진다.
도 10은 특정 코일레이어의 각 상(위상)에 의한 코일유닛들이 자신과 다른 코일레이어에서 동일한 위상을 가지는 코일유닛들과 전기적으로 연결되는 구조를 도시한 회로도이며 도 10에 도시된 G는 공통 전극을 의미한다.
도 10에 도시된 도면과 같이, 각 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4) 각각을 구성하는 복수 개 코일유닛 중 동일한 위상을 가지는 코일유닛은 층(레이어)을 달리하여 상호 직렬로 연결되는 복수 개 그룹을 이루고 이 복수 개 그룹은 상호 전기적으로 상호 병렬로 연결되도록 구성되는 것이 바람직하다.
구체적으로 도 10의 좌측 하단에 도시된 확대도와 같이, 제3코일레이어(CL3)를 이루는 코일유닛 중 W상에 해당하는 코일유닛(CL3-W)과 제4코일레이어(CL4)를 이루는 코일유닛 중 W상에 해당하는 코일유닛(CL4-W)이 하나의 제3그룹(30-1)을 이룬다.
대응되는 관점에서, 제1코일레이어(CL1)를 이루는 코일유닛 중 W상에 해당하는 코일유닛(CL1-W)과 제2코일레이어(CL2)를 이루는 코일유닛 중 W상에 해당하는 코일유닛(CL2-W)이 하나의 제4그룹(30-2)을 이루게 된다.
즉, 제3그룹(30-1)을 형성하는 코일유닛(CL3-W, CL4-W)은 상호 직렬로 연결되며, 제4그룹(30-2)을 형성하는 코일유닛(CL3-W, CL4-W) 또한, 상호 직렬로 연결된다. 이 상태에서 제3그룹(30-1)과 제4그룹(30-2)은 상호 병렬로 연결된다.
이와 같이 각 위상별로도 각 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4)의 코일유닛들이 직병렬에 의하여 조합된 방법을 통하여 상호 전기적으로 연결되므로 코일레이어 전체의 차원에서도 그러하며, 세부적인 각 상(U, V, W)의 차원에서도 자기력 증강은 물론, 단선 등에 대한 대처 능력이 모두 향상될 수 있게 된다.
단선 등에 의한 대처 능력이 더욱 제고될 수 있도록 코일유닛 각각은 다중화 패턴을 통하여 상호 병렬로 연결되는 복수 개 개별코일로 이루어지도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
예를 들어, 도 10의 하단 확대도에 도시된 바와 같이 제4그룹(30-2)을 이루는 코일유닛들(CL1-W, CL2-W) 중 하나 이상(바람직하게 모두)은 코일이 형성되는 단계에서 이열(two line) 패터닝(patterning)을 통하여 병렬로 연결된 세부코일유닛(CL1-W-1, CL1-W-2)으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성하는 경우 해당 코일레이어(CL1, CL2, CL3, CL4) 중 특정 위상의 코일유닛 자체가 병렬로 연결된 2개의 코일로 구현되므로 도 10의 하단 확대도 실시예와 같이, 각 위상별로 4개의 레이어가 병렬(CL1-W-1 vs. CL1-W-2), 직렬(CL1-W vs. CL2-W) 및 병렬((30-1) vs. (30-2))의 복합된 전기적 연결 구조를 가질 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술된 본 발명의 설명에 있어 제1 및 제2 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.
본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.
1000 : 본 발명에 의한 액추에이터
1100 : 하우징 1110 : 상부하우징
1111 : 제1안착부 1120 : 하부하우징
1121 : 결합공간 1130 : 서브케이스
1131 : 제2안착부 1133 : 결합부
1200 : 회로기판 1210 : 중공
1220 : 베이스코어 1230 : 상부코어
1240 : 하부코어 CL : 구동코일
CL1~CL4 : 제1~제4코일레이어 1300 : 샤프트
1400 : 제1마그네트 1450 : 제1요크플레이트
1500 : 제2마그네트 1550 : 제2요크플레이트
1600 : 중량체 1700 : 미들서포터
1710 : 끼움부 1720 : 지지부
1730 : 제1공간 1800 : 제1베어링어셈블리
1810 : 제1몸체 1820 : 제1볼
1900 : 제2베어링어셈블리 1910 : 제2몸체
1920 : 제2볼 1930 : 가이딩부재
1950 : 포지션 마그네트

Claims (8)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트의 상부와 끼움결합되는 끼움부와, 상기 끼움부의 하부에 구비되며 상기 샤프트의 하부가 노출되는 제1 공간을 형성하는 지지부를 포함하는 미들서포터;
    상기 미들서포터를 관통하는 중공과, 구동 코일이 구비되는 회로기판;
    상기 미들서포터와 회로기판을 수용하는 내부공간을 형성하고, 상기 회로기판이 고정되는 하우징;
    상기 구동코일의 상면과 대면하는 제1마그네트가 설치되며 상기 미들서포터의 상부에 고정 결합되는 제1요크플레이트;
    상기 구동코일의 하면과 대면하는 제2마그네트가 설치되며 상기 미들 서포터의 하부에 고정 결합되는 제2요크플레이트; 및
    상기 제1 또는 제2요크플레이트 중 하나 이상에 설치되는 중량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동발생용 액추에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1공간 내부에 구비되며, 상기 제1공간으로 노출된 상기 샤프트의 하부 부분을 물리적으로 지지하는 제2베어링어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동발생용 액추에이터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 끼움부의 외주 부분을 물리적으로 지지하는 제1베어링어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동발생용 액추에이터.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제1공간의 내경은,
    상기 끼움부의 외경보다 큰 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 진동발생용 액추에이터.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제1베어링어셈블리는,
    상기 끼움부의 외주와 대면하는 제1몸체; 및
    상기 제1몸체에 구비되며 상기 끼움부의 외주와 대접하는 제1볼을 포함하고,
    상기 제2베어링어셈블리는,
    상기 샤프트의 하부와 대면하는 제2몸체; 및
    상기 제2몸체에 구비되며 상기 샤프트의 하부와 대접하는 제2볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동발생용 액추에이터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1볼이 상기 끼움부의 회전 이동을 가이딩 및 지지하는 지점은 상기 제2볼이 상기 샤프트 하부의 회전 이동을 가이딩 및 지지하는 지점과 대비하여 상대적으로 외측이며 상대적으로 상부인 것을 특징으로 하는 진동발생용 액추에이터.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제1볼은,
    상기 제2볼보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 진동발생용 액추에이터.
  8. 제 3항에 있어서, 상기 하우징은,
    상기 제1베어링어셈블리가 결합되는 제1안착부가 내측 상면에 구비된 상부하우징;
    상기 제2베어링어셈블리가 구비되며 상기 제1공간과 결합되는 제2안착부가 저면에 형성되며 상기 회로기판과 결합되는 하나 이상의 결합부가 구비된 서브케이스; 및
    상기 서브케이스가 결합되는 결합공간이 형성되며 상기 상부하우징과 결합되는 하부하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동발생용 액추에이터.
KR1020200048558A 2020-04-22 2020-04-22 진동발생용 액추에이터 KR102144680B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200048558A KR102144680B1 (ko) 2020-04-22 2020-04-22 진동발생용 액추에이터
CN202190000222.7U CN218570013U (zh) 2020-04-22 2021-02-01 用于产生振动的致动器
PCT/KR2021/001268 WO2021215628A1 (ko) 2020-04-22 2021-02-01 진동발생용 액추에이터
DE112021002476.0T DE112021002476T5 (de) 2020-04-22 2021-02-01 Aktuator zur erzeugung von vibrationen
US17/783,476 US12040684B2 (en) 2020-04-22 2021-02-01 Actuator for generating vibration
CN202110398928.XA CN113541432B (zh) 2020-04-22 2021-04-14 用于产生振动的致动器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200048558A KR102144680B1 (ko) 2020-04-22 2020-04-22 진동발생용 액추에이터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR102144680B1 true KR102144680B1 (ko) 2020-08-28
KR102144680B9 KR102144680B9 (ko) 2021-07-26

Family

ID=72265949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200048558A KR102144680B1 (ko) 2020-04-22 2020-04-22 진동발생용 액추에이터

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR102144680B1 (ko)
CN (2) CN218570013U (ko)
DE (1) DE112021002476T5 (ko)
WO (1) WO2021215628A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021215628A1 (ko) * 2020-04-22 2021-10-28 자화전자 주식회사 진동발생용 액추에이터
KR20230032633A (ko) 2021-08-31 2023-03-07 자화전자(주) 진동 모터
US12040684B2 (en) 2020-04-22 2024-07-16 Jahwa Electronics Co., Ltd. Actuator for generating vibration

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023147294A1 (en) * 2022-01-28 2023-08-03 Adient Us Llc Seat system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100726243B1 (ko) * 2005-12-27 2007-06-08 삼성전기주식회사 진동모터
KR20070075747A (ko) * 2006-01-16 2007-07-24 엘지이노텍 주식회사 편평형 진동 모터
KR101097615B1 (ko) * 2010-06-16 2011-12-22 엘지이노텍 주식회사 진동모터의 제조 방법 및 이를 이용한 진동모터
JP2013103142A (ja) * 2011-11-10 2013-05-30 Minebea Co Ltd 振動装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1563227A (en) * 1975-07-24 1980-03-19 Papst Motoren Kg Electric motors
US6291915B1 (en) * 1999-01-28 2001-09-18 Tokyo Parts Industrial Co., Ltd. Eccentric rotor for a compact vibrator motor and the compact vibrator motor incorporating the eccentric rotor
KR101022945B1 (ko) * 2009-05-12 2011-03-16 삼성전기주식회사 브러시리스 진동모터
CN201947136U (zh) * 2011-03-11 2011-08-24 珠海格力电器股份有限公司 轴向气隙型电动机
CN205657571U (zh) * 2016-05-31 2016-10-19 珠海思达美科技有限公司 外转子无刷直流电机
KR102144680B1 (ko) * 2020-04-22 2020-08-28 자화전자(주) 진동발생용 액추에이터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100726243B1 (ko) * 2005-12-27 2007-06-08 삼성전기주식회사 진동모터
KR20070075747A (ko) * 2006-01-16 2007-07-24 엘지이노텍 주식회사 편평형 진동 모터
KR101097615B1 (ko) * 2010-06-16 2011-12-22 엘지이노텍 주식회사 진동모터의 제조 방법 및 이를 이용한 진동모터
JP2013103142A (ja) * 2011-11-10 2013-05-30 Minebea Co Ltd 振動装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021215628A1 (ko) * 2020-04-22 2021-10-28 자화전자 주식회사 진동발생용 액추에이터
US12040684B2 (en) 2020-04-22 2024-07-16 Jahwa Electronics Co., Ltd. Actuator for generating vibration
KR20230032633A (ko) 2021-08-31 2023-03-07 자화전자(주) 진동 모터
WO2023033387A1 (ko) * 2021-08-31 2023-03-09 자화전자(주) 진동 모터
KR102588323B1 (ko) * 2021-08-31 2023-10-12 자화전자(주) 진동 모터

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021215628A1 (ko) 2021-10-28
CN113541432A (zh) 2021-10-22
CN218570013U (zh) 2023-03-03
CN113541432B (zh) 2022-05-03
KR102144680B9 (ko) 2021-07-26
US20230017545A1 (en) 2023-01-19
DE112021002476T5 (de) 2023-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102144680B1 (ko) 진동발생용 액추에이터
KR101548282B1 (ko) 에너지 변환 장치
US20190231500A1 (en) Drive system for personal-care appliance and method of operation thereof
JP7291971B2 (ja) 磁気浮上軸受の剛性増強機構、磁気浮上軸受、及び血液ポンプ
JP2008154451A (ja) ハイブリッド軸受を備える電動機
CN102957293A (zh) 线性振动电机
KR102676887B1 (ko) 진동발생용 액추에이터
US12040684B2 (en) Actuator for generating vibration
JP2020054018A (ja) 振動アクチュエータ
JP2019510533A (ja) 高エネルギ回転磁気機及び回転磁気マッサージチェア構成
KR20210131070A (ko) 진동발생용 액추에이터
JPWO2011158382A1 (ja) 磁気シャフト軸受装置およびそれを組み込んだシステム
CN208589901U (zh) 振动电机
CN107390774B (zh) 一种磁力提供手感的旋钮
CN206294051U (zh) 一种磁平衡直线振动马达
KR102136767B1 (ko) 상하 마그네트를 이용한 수직 진동자
US7919876B2 (en) Small-sized power package
KR20210147296A (ko) 진동발생용 액추에이터의 구동제어장치
CN107026553A (zh) 可复位的线性震动致动器
CN201179173Y (zh) 采用直流直线马达的垂直运动健身振动器
JP2007507193A (ja) モーター
JP5244744B2 (ja) 立形回転電機
CN213308596U (zh) 一种旋磁传动床垫
CN112535869A (zh) 一种磁悬浮功能的太空环游乐装置
KR102243732B1 (ko) 개량형 리니어 모터

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]