KR102234429B1 - Vibration actuator using mre and electro-permanent magnet - Google Patents

Vibration actuator using mre and electro-permanent magnet Download PDF

Info

Publication number
KR102234429B1
KR102234429B1 KR1020190034944A KR20190034944A KR102234429B1 KR 102234429 B1 KR102234429 B1 KR 102234429B1 KR 1020190034944 A KR1020190034944 A KR 1020190034944A KR 20190034944 A KR20190034944 A KR 20190034944A KR 102234429 B1 KR102234429 B1 KR 102234429B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electromagnet
mre
magnetic field
solenoid coil
vibration actuator
Prior art date
Application number
KR1020190034944A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200113960A (en
Inventor
황진상
최동수
류시호
이석한
도영석
최형회
김상연
Original Assignee
(주)부품디비
한국기술교육대학교 산학협력단
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 (주)부품디비, 한국기술교육대학교 산학협력단 filed Critical (주)부품디비
Priority to KR1020190034944A priority Critical patent/KR102234429B1/en
Publication of KR20200113960A publication Critical patent/KR20200113960A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102234429B1 publication Critical patent/KR102234429B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B06B1/045—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/44—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids
    • H01F1/447—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids characterised by magnetoviscosity, e.g. magnetorheological, magnetothixotropic, magnetodilatant liquids
    • 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
    • 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
    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • 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
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system

Abstract

본 발명은 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터로서, 솔레노이드 코일이 감겨지며, 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석; 상기 전자석의 상부에 배치되며, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 크기를 유지하고, 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원으로 상기 전자석에서 형성하는 자기장이 인가되는 상태에서는 압축되어 원래의 크기에서 작아지는 MRE(Magneto-Rheological Elastomer); 및 상기 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석과, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원으로 전자석에서 형성하는 자기장에 의해 크기가 가변되는 MRE와, 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하여 구성함으로써, 얇고 유연하며 내구성이 강한 소형의 진동 액추에이터의 구현이 가능하고, MRE에 인가되는 단속적인 자기장을 통해 MRE의 크기가 작아지고 커지기를 반복하는 크기의 가변으로 진동을 효과적으로 생성하여 전달할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 감긴 전자석에서 발생하는 자기장을 통해 MRE의 가변되는 크기를 진동으로 사용함으로써, 진동 액추에이터의 간단한 구조 및 소형화가 가능하고, 진동 발생의 구동 제어가 용이하며, 다기능화로 소형화되는 스마트기기에 최적화된 적용이 가능하도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 따르면, 자기장을 형성하는 전자석을 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석으로 구성함으로써, 진동 발생을 위한 진동 액추에이터의 소비되는 전력을 줄여줄 수 있다.The present invention relates to a vibration actuator using an MRE and an electromagnet, and more specifically, as a vibration actuator using an MRE and an electromagnet, wherein a solenoid coil is wound, and an electromagnet that forms a magnetic field by power applied to the solenoid coil; MRE, which is disposed on the top of the electromagnet, maintains its original size when no magnetic field is applied, and is compressed when the magnetic field formed by the electromagnet is applied by power applied to the solenoid coil, reducing its original size. (Magneto-Rheological Elastomer); And a power supply unit for supplying power for forming a magnetic field to the solenoid coil wound around the electromagnet.
According to the vibration actuator using an MRE and an electromagnet proposed in the present invention, an electromagnet that forms a magnetic field by power applied to a solenoid coil, and an MRE whose size is varied by a magnetic field formed by the electromagnet by power applied to the solenoid coil. Wow, by including a power supply unit that supplies power to form a magnetic field to the solenoid coil wound around the electromagnet, it is possible to implement a small vibration actuator that is thin, flexible and durable, and through an intermittent magnetic field applied to the MRE. It is possible to effectively generate and transmit vibrations by varying the size of the MRE repeatedly to decrease and increase.
In addition, according to the vibration actuator using the MRE and the electromagnet of the present invention, by using the variable size of the MRE as vibration through the magnetic field generated from the electromagnet wound around the solenoid coil, a simple structure and miniaturization of the vibration actuator is possible, and vibration is generated. It is easy to control the operation of the device, and it can be applied optimally to smart devices that are miniaturized due to multifunctionalization.
In addition, according to the vibration actuator using the MRE and the electromagnet of the present invention, the electromagnet that forms a magnetic field is composed of an electro-permanent magnet whose NS polarity is variable by the applied power source, thereby reducing the power consumed by the vibration actuator for generating vibration. It can be reduced.

Description

MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터{VIBRATION ACTUATOR USING MRE AND ELECTRO-PERMANENT MAGNET}Vibration actuator using MRE and electromagnet {VIBRATION ACTUATOR USING MRE AND ELECTRO-PERMANENT MAGNET}

본 발명은 진동 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)와 전자석(EPM)을 이용한 진동 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration actuator, and more specifically, to a vibration actuator using a Magneto-Rheological Elastomer (MRE) and an electromagnet (EPM).

기존의 컴퓨터 기술은 인간과 컴퓨터가 정보를 주고받는데 시청각 정보가 주로 이용되었다. 그러나 사용자가 가상현실을 통해 더욱 구체적이고 실감나는 정보를 원하게 되고, 이를 충족시키기 위해 개발된 기술이 촉감과 힘까지 전달하는 햅틱 기술이다. 통상적인 햅틱을 제공하는 전자 디바이스에서는 진동 모터를 이용하여 전자 디바이스에서 발생하는 시청각 정보와 함께 진동 모터를 구동시켜 진동을 전달하게 된다. 이러한 햅틱 기술은 게임 시뮬레이터, 의료 시뮬레이터, 항공기 시뮬레이터, 차량 시뮬레이터 등의 여러 분야에 폭넓게 응용될 수 있다.
In the existing computer technology, audio-visual information was mainly used for humans and computers to exchange information. However, users want more specific and realistic information through virtual reality, and the technology developed to meet this is a haptic technology that delivers touch and power. In an electronic device providing a conventional haptic, vibration is transmitted by driving a vibration motor together with audio-visual information generated from the electronic device using a vibration motor. Such haptic technology can be widely applied in various fields such as game simulators, medical simulators, aircraft simulators, and vehicle simulators.

최근에는 디지털 기기에도 햅틱 기술을 도입하여 적용시키기 위한 노력을 하고 있다. 이와 같은 디지털 기기에는 스마트폰, 휴대폰, PDA, PMP, 디지털 카메라, 휴대용 게임기, MP3 플레이어 및 스마트TV 등과 같이 편리성이 강조된 기기들이 있다.
Recently, efforts are being made to introduce and apply haptic technology to digital devices. Such digital devices include devices with emphasis on convenience, such as smart phones, mobile phones, PDAs, PMPs, digital cameras, portable game consoles, MP3 players, and smart TVs.

특히, 스마트기기에서 반드시 필요한 기능 중의 하나가 착신기능이다. 이러한 착신기능으로 많이 사용되는 유형은 멜로디나 벨과 같은 음향기능과 기기를 떨게 하는 진동 기능이 있다. 이 중 특히 진동 기능은 스피커를 통해 멜로디나 벨이 외부로 전달되어 타인에게 피해를 입히지 않고자 하는 경우에 주로 사용된다. 이러한 스마트기기에 적용되고 있는 진동 액추에이터는 전자기적 힘의 발생 원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환시키는 부품으로 무음 착신알림용으로 사용되고 있다.
In particular, one of the essential functions in smart devices is the incoming call function. The types that are often used for this incoming function include sound functions such as melody and bell, and vibration functions that make the device tremble. Among these, the vibration function is mainly used in cases where a melody or bell is transmitted to the outside through a speaker so as not to cause damage to others. Vibration actuators applied to such smart devices are parts that convert electrical energy into mechanical vibrations using the principle of generating electromagnetic force, and are used for silent incoming notification.

스마트폰의 급속한 팽창과 함께 여러 가지 기능이 부가되는 추세에 따라 스마트폰 부품의 소형화, 고품질화가 요구되는 상황에서 진동 액추에이터 또한 기존 제품의 단점을 개선하고, 품질을 획기적으로 개선시킬 수 있는 새로운 구조의 제품 개발의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 특성을 갖는 진동 액추에이터는 피에조 소자 또는 전자석과 마그넷을 이용한 액추에이터의 힘에 의해 탄성부재를 진동시키는 방식으로 구현되며, 소형화 및 고성능화로 구현되는 스마트기기의 적용에 한계가 따르는 문제가 있었다.With the rapid expansion of smartphones and the trend of adding various functions, vibration actuators also have a new structure that can significantly improve the quality and improve the shortcomings of existing products in a situation where miniaturization and high quality of smartphone parts are required. The need for product development is emerging. Vibration actuators having such characteristics are implemented in a manner that vibrates an elastic member by the force of an actuator using a piezo element or an electromagnet and a magnet, and there is a problem that the application of smart devices implemented with miniaturization and high performance is limited.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석과, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원으로 전자석에서 형성하는 자기장에 의해 크기가 가변되는 MRE와, 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하여 구성함으로써, 얇고 유연하며 내구성이 강한 소형의 진동 액추에이터의 구현이 가능하고, MRE에 인가되는 단속적인 자기장을 통해 MRE의 크기가 작아지고 커지기를 반복하는 크기의 가변으로 진동을 효과적으로 생성하여 전달할 수 있도록 하는, MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed in order to solve the above problems of the conventionally proposed methods, and is formed by an electromagnet that forms a magnetic field by power applied to a solenoid coil, and a magnetic field formed by the electromagnet by power applied to the solenoid coil. By including the MRE of variable size and a power supply that supplies power to form a magnetic field to the solenoid coil wound around the electromagnet, it is possible to implement a small vibration actuator that is thin, flexible and durable, and is applied to the MRE. It is an object of the present invention to provide a vibration actuator using an MRE and an electromagnet that can effectively generate and transmit vibrations with a variable size that repeatedly increases and decreases the size of the MRE through an intermittent magnetic field.

또한, 본 발명은, 솔레노이드 코일에 감긴 전자석에서 발생하는 자기장을 통해 MRE의 가변되는 크기를 진동으로 사용함으로써, 진동 액추에이터의 간단한 구조 및 소형화가 가능하고, 진동 발생의 구동 제어가 용이하며, 다기능화로 소형화되는 스마트기기에 최적화된 적용이 가능하도록 하는, MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
In addition, the present invention uses a variable size of MRE as vibration through a magnetic field generated from an electromagnet wound around a solenoid coil, so that a simple structure and miniaturization of the vibration actuator is possible, and the driving control of vibration generation is easy, and it is multifunctional. Another object is to provide a vibration actuator using MRE and an electromagnet that enables optimized application to miniaturized smart devices.

뿐만 아니라, 본 발명은, 자기장을 형성하는 전자석을 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석으로 구성함으로써, 진동 발생을 위한 진동 액추에이터의 소비되는 전력을 줄여줄 수 있도록 하는, MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention constitutes an electromagnet that forms a magnetic field as an electro-permanent magnet whose NS polarity is variable by an applied power source, thereby reducing the power consumed by the vibration actuator for generating vibration, MRE and electromagnet. Another object is to provide a vibration actuator using.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터는,A vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to the features of the present invention for achieving the above object,

MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터로서,As a vibration actuator using MRE and electromagnet,

솔레노이드 코일이 감겨지며, 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석;An electromagnet having a solenoid coil wound thereon and forming a magnetic field by power applied to the solenoid coil;

상기 전자석의 상부에 배치되며, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 크기를 유지하고, 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원으로 상기 전자석에서 형성하는 자기장이 인가되는 상태에서는 압축되어 원래의 크기에서 작아지는 MRE(Magneto-Rheological Elastomer); 및MRE that is disposed on the top of the electromagnet and maintains its original size when a magnetic field is not applied, and is compressed to decrease from its original size when a magnetic field formed by the electromagnet is applied by power applied to the solenoid coil. (Magneto-Rheological Elastomer); And

상기 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
It is characterized in that it comprises a power supply for supplying power for forming a magnetic field to the solenoid coil wound around the electromagnet.

바람직하게는, 상기 전자석은,Preferably, the electromagnet,

상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석(Electro-permanent Magnet)으로 구성될 수 있다.
It may be composed of an electro-permanent magnet whose NS polarity is variable by power applied to the solenoid coil.

바람직하게는, 상기 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)는,Preferably, the MRE (Magneto-Rheological Elastomer),

원래의 크기에서 인가되는 자기장에 의해 압축되어 크기가 작아지는 마그네틱 파티클을 포함하는 자기유변탄성체로서, 평평한 플레이트 형상 구조로 구성될 수 있다.
A magnetorheological elastic body including magnetic particles that are compressed by a magnetic field applied from their original size to reduce their size, and may be configured in a flat plate-like structure.

더욱 바람직하게는, 상기 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)는,More preferably, the MRE (Magneto-Rheological Elastomer),

상기 전자석에서 형성되어 인가되는 자기장의 단속에 대응하여 크기가 작아지고 커지기를 반복하는 크기의 가변으로 진동할 수 있다.
In response to the intermittent of a magnetic field formed and applied by the electromagnet, it may vibrate with a variable size that repeatedly decreases and increases in size.

더욱 더 바람직하게는, 상기 전원 공급부는,Even more preferably, the power supply unit,

상기 MRE의 진동 발생을 위한 전원을 상기 전자석의 솔레노이드 코일에 단속적으로 공급할 수 있다.Power for generating the vibration of the MRE may be intermittently supplied to the solenoid coil of the electromagnet.

본 발명에서 제안하고 있는 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석과, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원으로 전자석에서 형성하는 자기장에 의해 크기가 가변되는 MRE와, 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하여 구성함으로써, 얇고 유연하며 내구성이 강한 소형의 진동 액추에이터의 구현이 가능하고, MRE에 인가되는 단속적인 자기장을 통해 MRE의 크기가 작아지고 커지기를 반복하는 크기의 가변으로 진동을 효과적으로 생성하여 전달할 수 있도록 할 수 있다.
According to the vibration actuator using an MRE and an electromagnet proposed in the present invention, an electromagnet that forms a magnetic field by power applied to a solenoid coil, and an MRE whose size is varied by a magnetic field formed by the electromagnet by power applied to the solenoid coil. Wow, by including a power supply unit that supplies power to form a magnetic field to the solenoid coil wound around the electromagnet, it is possible to implement a small vibration actuator that is thin, flexible and durable, and through an intermittent magnetic field applied to the MRE. It is possible to effectively generate and transmit vibrations by varying the size of the MRE repeatedly to decrease and increase.

또한, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 감긴 전자석에서 발생하는 자기장을 통해 MRE의 가변되는 크기를 진동으로 사용함으로써, 진동 액추에이터의 간단한 구조 및 소형화가 가능하고, 진동 발생의 구동 제어가 용이하며, 다기능화로 소형화되는 스마트기기에 최적화된 적용이 가능하도록 할 수 있다.
In addition, according to the vibration actuator using the MRE and the electromagnet of the present invention, by using the variable size of the MRE as vibration through the magnetic field generated from the electromagnet wound around the solenoid coil, a simple structure and miniaturization of the vibration actuator is possible, and vibration is generated. It is easy to control the operation of the device, and it can be applied optimally to smart devices that are miniaturized due to multifunctionalization.

뿐만 아니라, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 따르면, 자기장을 형성하는 전자석을 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석으로 구성함으로써, 진동 발생을 위한 진동 액추에이터의 소비되는 전력을 줄여줄 수 있다.In addition, according to the vibration actuator using the MRE and the electromagnet of the present invention, the electromagnet that forms a magnetic field is composed of an electro-permanent magnet whose NS polarity is variable by the applied power source, thereby reducing the power consumption of the vibration actuator for generating vibration. It can be reduced.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 적용되는 MRE의 자기장 미인가 및 인가에 따라 크기가 가변되는 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 진동 발생의 연속적인 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 진동 동작 상태를 도시한 도면.1 is a diagram showing a configuration of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention as a functional block.
2 is a view showing a schematic configuration of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a configuration in which the size of the MRE is changed according to the MRE and the magnetic field applied to the vibration actuator using the electromagnet according to an embodiment of the present invention is not applied.
4 is a view showing a continuous configuration of vibration generation of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a vibration operation state of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 간접적으로 연결 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case that it is directly connected, but also the case that it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of certain components means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 개략적인 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 적용되는 MRE의 자기장 미인가 및 인가에 따라 크기가 가변되는 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 진동 발생의 연속적인 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 진동 동작 상태를 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터(100)는, 전자석(110), MRE(120), 및 전원 공급부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
1 is a diagram showing a configuration of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention as a functional block, and FIG. 2 is a schematic diagram of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention FIG. 3 is a view showing a configuration in which the size of the MRE is applied to a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention, and the size is changed according to the application of the magnetic field. A diagram showing a continuous configuration of vibration generation of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a vibration operation state of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing. 1 to 5, the vibration actuator 100 using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention includes an electromagnet 110, an MRE 120, and a power supply unit 130 It can be configured.

전자석(110)은, 솔레노이드 코일(111)이 감겨지며, 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 구성이다. 이러한 전자석(110)은 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석(Electro-permanent Magnet)으로 구성될 수 있다. 여기서, 전자석(110)은 NS 극성을 갖는 영구자석으로, 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 전환되는 특성을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
The electromagnet 110 is a configuration in which a solenoid coil 111 is wound and a magnetic field is formed by power applied to the solenoid coil 111. The electromagnet 110 may be composed of an electro-permanent magnet whose NS polarity is variable by power applied to the solenoid coil 111. Here, the electromagnet 110 is a permanent magnet having an NS polarity, and it may be understood that it has a characteristic in which the NS polarity is switched by an applied power source.

또한, 전자석(110)은 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 전자석과 같이 가변하되, 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원을 끊으면 솔레노이드 코일(111)의 자력은 사라지나, 전자석(110)의 자력은 미리 설정된 시간동안 계속 유지될 수 있다.
In addition, the magnetic force of the solenoid coil 111 disappears, but the magnetic force of the solenoid coil 111 disappears when the power applied to the solenoid coil 111 is turned off, but the NS polarity of the electromagnet 110 is changed like the electromagnet by the applied power. It can be kept for a preset time.

MRE(120)는, 전자석(110)의 상부에 배치되며, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 크기를 유지하고, 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원으로 전자석(110)에서 형성하는 자기장이 인가되는 상태에서는 압축되어 원래의 크기에서 작아지는 구성이다. 이러한 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)(120)는 전원의 미인가 상태의 원래의 크기에서 인가되는 자기장에 의해 압축되어 크기가 작아지는 마그네틱 파티클을 포함하는 자기유변탄성체로서, 평평한 플레이트 형상 구조로 구성될 수 있다.
The MRE 120 is disposed above the electromagnet 110 and maintains its original size when no magnetic field is applied, and the magnetic field formed by the electromagnet 110 is applied by power applied to the solenoid coil 111 In this state, it is compressed and becomes smaller from its original size. This MRE (Magneto-Rheological Elastomer) 120 is a magnetorheological elastomer including magnetic particles that are compressed by a magnetic field applied from the original size in an unapplied state to reduce the size, and may be configured in a flat plate-shaped structure. have.

또한, MRE(Magneto-Rheological Elastomer)(120)는 전자석(110)에서 형성되어 인가되는 자기장의 단속에 대응하여 크기가 작아지고 커지기를 반복하는 크기의 가변으로 진동할 수 있다.
In addition, the Magneto-Rheological Elastomer (MRE) 120 may vibrate in a variable size that repeatedly decreases and increases in size in response to the intermittent of a magnetic field formed by the electromagnet 110 and applied thereto.

또한, MRE(120)는 전자석(110)에서 형성되어 인가되는 자기장의 세기에 따라 압축되는 크기가 달라지고, 그에 따른 진동 세기가 조절될 수 있다. 즉, MRE(120)는 전자석(110)에서 인가되는 자기장의 세기가 클수록 압축되는 크기가 더욱 작아질 수 있다.
In addition, the MRE 120 is formed in the electromagnet 110 and compressed according to the strength of the applied magnetic field, and the vibration strength may be adjusted accordingly. That is, as the strength of the magnetic field applied from the electromagnet 110 increases, the compressed size of the MRE 120 may be smaller.

전원 공급부(130)는, 전자석(110)에 감겨진 솔레노이드 코일(111)에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하기 위한 구성이다. 이러한 전원 공급부(130)는 MRE(120)의 진동 발생을 위한 전원을 전자석(110)의 솔레노이드 코일(111)에 단속적으로 공급할 수 있다.
The power supply unit 130 is a configuration for supplying power for forming a magnetic field to the solenoid coil 111 wound around the electromagnet 110. The power supply unit 130 may intermittently supply power for generating vibration of the MRE 120 to the solenoid coil 111 of the electromagnet 110.

또한, 전원 공급부(130)는 MRE의 진동 발생을 위한 전원을 전자석(110)의 솔레노이드 코일(111)에 단속적으로 제공하되, MRE(120)의 진동 세기의 단계별 조절을 위해 미리 설정된 가변 전원을 공급할 수도 있다.
In addition, the power supply unit 130 intermittently provides power for generating the vibration of the MRE to the solenoid coil 111 of the electromagnet 110, but supplies a preset variable power for stepwise adjustment of the vibration intensity of the MRE 120. May be.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 개략적인 구성의 구조를 나타내고 있으며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터에 적용되는 MRE의 자기장 미인가 및 인가에 따라 크기가 가변되는 구성을 나타내고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 진동 액추에이터(100)는 전자석 고정 하우징(101)의 내부로 솔레노이드 코일(111)이 감긴 전자석(110)이 배치 고정되고, 전자석(110)의 상부로 MRE 고정 패널(102)에 고정된 MRE(120)가 배치되며, 전원 공급부(130)가 전자석(110)에 감긴 솔레노이드 코일(111)에 전원을 단속적으로 공급할 수 있는 구조로 구성되고 있다. 도 3은 MRE(120)에 자기장이 미인가된 상태의 크기와, 자기장 인가에 따라 MRE(120)의 크기가 압축되어 작아진 크기 구성의 비교를 나타내고 있다.
2 shows a schematic configuration of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an MRE applied to a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention. It shows a configuration in which the size of the magnetic field changes according to the application of the magnetic field. As shown in FIG. 2, in the vibration actuator 100, an electromagnet 110 in which the solenoid coil 111 is wound is disposed and fixed to the inside of the electromagnet fixing housing 101, and the MRE fixing panel ( The MRE 120 fixed to 102 is disposed, and the power supply unit 130 has a structure capable of intermittently supplying power to the solenoid coil 111 wound around the electromagnet 110. FIG. 3 shows a comparison between the size of the MRE 120 in a state in which the magnetic field is not applied and the size of the MRE 120 is compressed and reduced according to the application of the magnetic field.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 진동 발생의 연속적인 구성을 나타내고 있으며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터의 진동 동작 상태를 나타내고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하부의 타이밍 그래프는 전원 공급부(130)를 통해 전자석(110)의 솔레노이드 코일(111)에 공급되는 전압의 타이밍을 나타내고, 상부의 진동 액추에이터(100)들은 타이밍 그래프의 인가되는 전원에 대응하여 진동 액추에이터(100)의 MRE(120)의 크기가 원래 상태에서 압축되어 작아지고, 다시 원래 상태로 복원되어 진동을 생성하는 동작과정을 나타내고 있다. 도 5는 도 4에 따른 진동 액추에이터(100)의 연속하는 동작을 통해 생성되는 진동이 사용자의 손가락에 전달되는 상태를 나타내고 있다.
4 shows a continuous configuration of vibration generation of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a vibration operation of a vibration actuator using an MRE and an electromagnet according to an embodiment of the present invention. It shows the state. As shown in FIG. 4, the lower timing graph represents the timing of the voltage supplied to the solenoid coil 111 of the electromagnet 110 through the power supply unit 130, and the upper vibration actuators 100 are in the timing graph. In response to the applied power, the size of the MRE 120 of the vibration actuator 100 is compressed and reduced from its original state, and is restored to its original state to generate vibration. FIG. 5 shows a state in which vibration generated through a continuous operation of the vibration actuator 100 according to FIG. 4 is transmitted to a user's finger.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터는, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석과, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원으로 전자석에서 형성하는 자기장에 의해 크기가 가변되는 MRE와, 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하여 구성함으로써, 얇고 유연하며 내구성이 강한 소형의 진동 액추에이터의 구현이 가능하고, MRE에 인가되는 단속적인 자기장을 통해 MRE의 크기가 작아지고 커지기를 반복하는 크기의 가변으로 진동을 효과적으로 생성하여 전달할 수 있으며, 특히, 솔레노이드 코일에 감긴 전자석에서 발생하는 자기장을 통해 MRE의 가변되는 크기를 진동으로 사용함으로써, 진동 액추에이터의 간단한 구조 및 소형화가 가능하고, 진동 발생의 구동 제어가 용이하며, 다기능화로 소형화되는 스마트기기에 최적화된 적용이 가능하도록 할 수 있다. 또한, 자기장을 형성하는 전자석을 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석으로 구성함으로써, 진동 발생을 위한 진동 액추에이터의 소비되는 전력을 줄여줄 수 있게 된다.
As described above, in the vibration actuator using the MRE and the electromagnet according to an embodiment of the present invention, the electromagnet forms a magnetic field by power applied to the solenoid coil, and the magnetic field formed by the electromagnet is applied with power applied to the solenoid coil. By including the MRE whose size is variable by this and a power supply that supplies power for the formation of a magnetic field to the solenoid coil wound around the electromagnet, it is possible to implement a small vibration actuator that is thin, flexible and durable, and is applied to the MRE. Through the intermittent magnetic field, the size of the MRE can be effectively generated and transmitted by changing the size of the MRE repeatedly to decrease and increase. In particular, the variable size of the MRE can be vibrated through the magnetic field generated by the electromagnet wound around the solenoid coil. By using it, a simple structure and miniaturization of the vibration actuator is possible, driving control of vibration generation is easy, and optimized application to smart devices that are miniaturized due to multifunctionality can be made possible. In addition, by configuring an electromagnet that forms a magnetic field as an electro-permanent magnet whose NS polarity is variable by an applied power source, it is possible to reduce power consumed by a vibration actuator for generating vibration.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above can be modified or applied in various ways by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, and the scope of the technical idea according to the present invention should be determined by the following claims.

100: 본 발명의 일실시예에 따른 진동 액추에이터
101: 전자석 고정 하우징
102: MRE 고정 패널
110: 전자석
111; 솔레노이드 코일
120: MRE(Magneto-Rheological Elastomer)
130: 전원 공급부100: vibration actuator according to an embodiment of the present invention
101: Electromagnet fixing housing
102: MRE fixing panel
110: electromagnet
111; Solenoid coil
120: Magneto-Rheological Elastomer (MRE)
130: power supply

Claims (5)

MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터(100)로서,
솔레노이드 코일(111)이 감겨지며, 상기 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석(110);
상기 전자석(110)의 상부에 배치되며, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 크기를 유지하고, 상기 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원으로 상기 전자석(110)에서 형성하는 자기장이 인가되는 상태에서는 압축되어 원래의 크기에서 작아지는 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)(120); 및
상기 전자석(110)에 감겨진 솔레노이드 코일(111)에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(130)를 포함하되,
상기 전자석(110)은,
상기 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석(Electro-permanent Magnet)으로 구성되고,
상기 전자석(110)은,
인가되는 전원에 의해 NS 극성이 전자석과 같이 가변하되, 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원을 끊으면 솔레노이드 코일(111)의 자력은 사라지나, 전자석(110)의 자력은 미리 설정된 시간동안 계속 유지되며,
상기 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)(120)는,
원래의 크기에서 인가되는 자기장에 의해 압축되어 크기가 작아지는 마그네틱 파티클을 포함하는 자기유변탄성체로서, 평평한 플레이트 형상 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터.As a vibration actuator 100 using MRE and an electromagnet,
An electromagnet 110 in which the solenoid coil 111 is wound and forms a magnetic field by power applied to the solenoid coil 111;
It is disposed on the top of the electromagnet 110 and maintains its original size when a magnetic field is not applied, and when a magnetic field formed by the electromagnet 110 is applied by power applied to the solenoid coil 111 Magneto-Rheological Elastomer (MRE) (120) which is compressed and reduced from its original size; And
Including a power supply unit 130 for supplying power for forming a magnetic field to the solenoid coil 111 wound around the electromagnet 110,
The electromagnet 110,
It is composed of an electro-permanent magnet whose NS polarity is changed by the power applied to the solenoid coil 111,
The electromagnet 110,
The NS polarity is varied like an electromagnet by the applied power, but when the power applied to the solenoid coil 111 is cut off, the magnetic force of the solenoid coil 111 disappears, but the magnetic force of the electromagnet 110 is maintained for a preset time. ,
The MRE (Magneto-Rheological Elastomer) 120,
A magnetorheological elastomer comprising magnetic particles that are compressed by a magnetic field applied from the original size to decrease in size, characterized in that it has a flat plate-shaped structure, and a vibration actuator using an MRE and an electromagnet. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)(120)는,
상기 전자석(110)에서 형성되어 인가되는 자기장의 단속에 대응하여 크기가 작아지고 커지기를 반복하는 크기의 가변으로 진동하는 것을 특징으로 하는, MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터.The method of claim 1, wherein the Magneto-Rheological Elastomer (MRE) (120),
A vibration actuator using an MRE and an electromagnet, characterized in that it vibrates in a variable size that repeatedly decreases and increases in size in response to an intermittent of a magnetic field formed and applied by the electromagnet 110. 제4항에 있어서, 상기 전원 공급부(130)는,
상기 MRE(120)의 진동 발생을 위한 전원을 상기 전자석(110)의 솔레노이드 코일(111)에 단속적으로 공급하는 것을 특징으로 하는, MRE와 전자석을 이용한 진동 액추에이터.The method of claim 4, wherein the power supply unit 130,
A vibration actuator using an MRE and an electromagnet, characterized in that intermittently supplying power for generating the vibration of the MRE 120 to the solenoid coil 111 of the electromagnet 110.
KR1020190034944A 2019-03-27 2019-03-27 Vibration actuator using mre and electro-permanent magnet KR102234429B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190034944A KR102234429B1 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Vibration actuator using mre and electro-permanent magnet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190034944A KR102234429B1 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Vibration actuator using mre and electro-permanent magnet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200113960A KR20200113960A (en) 2020-10-07
KR102234429B1 true KR102234429B1 (en) 2021-04-01

Family

ID=72883358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190034944A KR102234429B1 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Vibration actuator using mre and electro-permanent magnet

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102234429B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101680265B1 (en) 2015-08-24 2016-11-28 한국기술교육대학교 산학협력단 Tactile Generating Apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100981277B1 (en) * 2008-07-25 2010-09-10 한국과학기술원 Providing method of passive haptic feedback and the apparatus thereof
KR102321281B1 (en) * 2014-09-29 2021-11-04 주식회사 씨케이머티리얼즈랩 Tactile supply device
KR101886711B1 (en) * 2014-10-02 2018-08-09 주식회사 씨케이머티리얼즈랩 Magnetic tactile supply device
US10049536B2 (en) * 2016-10-04 2018-08-14 Immersion Corporation Haptic actuator incorporating electropermanent magnet

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101680265B1 (en) 2015-08-24 2016-11-28 한국기술교육대학교 산학협력단 Tactile Generating Apparatus

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. Pössinger 외 3인. Influence of interfacial adhesion on the mechanical response of magneto-rheological elastomers at high strain. Microsyst Technol (2014) 20. 803-814페이지. 온라인 공개일: 2013.12.19. 1부.*
박성철 편집. 내일을 여는 스마트 소재 전문 기업 ㈜씨케이머티리얼즈랩. IBK가 만드는 중소기업 CEO REPORT. 2018년09월호. Vol. 163. 20-23페이지. IBK 경제 연구소. 온라인 공개일: 2018.08.31. 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200113960A (en) 2020-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9645647B2 (en) Systems and methods for haptic feedback for modular devices
US10261585B2 (en) Adjusting the level of acoustic and haptic output in haptic devices
US10395489B1 (en) Generation and braking of vibrations
US9815085B2 (en) Haptic actuator
US20180164896A1 (en) Audio enhanced simulation of high bandwidth haptic effects
JP6096092B2 (en) Tactile feedback system with memorized effect
KR20210093200A (en) Controlling method of tactile actuator and device
KR20150039605A (en) Protective case for mobile terminalproviding real time vibration feedback
US8487513B2 (en) Piezoelectric actuator
US10528140B2 (en) Haptic feedback system for an electronic device
US20210057976A1 (en) Vibration motor
KR20150078045A (en) Linear Actuator
JP7178467B2 (en) Active distributed mode actuator
KR20150104023A (en) Vibration mouse that provide real time vibration feedback
WO2022242537A1 (en) Vibration motor and electronic device
CN108227911B (en) Electronic device including movable magnet-based actuator for deforming display and related method
KR102234429B1 (en) Vibration actuator using mre and electro-permanent magnet
US20170039824A1 (en) Haptic actuator including circuitry for generating drive waveforms based upon a beat frequency and related methods
KR102234431B1 (en) Vibration actuator using wavy-shaped mre and electro-permanent magnet
CN113131707A (en) Vibration actuator and electronic device
CN113302948A (en) Actuator with compliant member and panel audio speaker including actuator
JP2006253039A (en) Micro machine switch and its drive method
KR101061894B1 (en) Small actuator device and haptic feedback method using the same
KR102234430B1 (en) Kinesthetic actuator using mre and electro-permanent magnet
KR20150078037A (en) Linear Actuator

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right