KR102533082B1 - 레조넌스 액츄에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기갭을 형성하는 자기 회로 모듈, 자기갭에 배치되며, 진동축을 기준으로 진동하는 보이스코일부, 자기 회로 모듈 상에 배치된 지지 모듈, 및 보이스코일부와 지지 모듈에 연결되며, 보이스코일부에 의해 진동을 발생시켜 자기 회로 모듈에 진동을 전달하는 진동 발생 모듈을 포함하여, 크기를 최소화하고 필요한 진동 특성을 가지는 진동을 발생시킬 수 있다.

Description

레조넌스 액츄에이터{THE RESONANT ACTUATOR}
본 발명은 레조넌스 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크기를 최소화할 수 있는 레조넌스 액츄에이터에 관한 것이다.
햅틱을 구현하는 기기들은 화면을 터치하거나, 스위치를 동작시켰을 때, 명령이 정확하게 전달된 것을 진동촉감으로 느끼게 하는 진동 장치이다.
최근 전자 기기는 소형화되고 있다. 따라서, 전자 기기에 구비되는 진동 장치도 소형화가 필요하다. 또한, 크기는 소형화되어도 진동촉감을 느낄 수 있는 충분한 진동력을 발생시킬 수 있어야 한다. 특히, 전자 기기에 따라 진동 장치는 특정 진동 특성을 발생시키기 위해 설계되어야 한다.
본 발명의 일 실시 예는, 크기를 소형화하면서도 필요한 진동 특성을 구현할 수 있는 레조넌스 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레조넌스 액츄에이터는, 자기갭을 형성하는 자기 회로 모듈, 자기갭에 배치되며, 진동축을 기준으로 진동하는 보이스코일부, 자기 회로 모듈 상에 배치된 지지 모듈, 및 보이스코일부와 지지 모듈에 연결되며, 보이스코일부에 의해 진동을 발생시켜 자기 회로 모듈에 진동을 전달하는 진동 발생 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 크기를 최소화할 수 있다. 특히, 진동 특성을 달리하는 다양한 진동을 발생시키면서도 크기를 소형화할 수 있다.
또한, 크기가 작아도 강한 구동력을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레조넌스 액츄에이터를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 구성을 분리한 분리 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 진동 개념도이다.
도 5 및 6은 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레조넌스 액츄에이터의 주파수 응답 특성 그래프이다.
도 8은 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 다른 실시 예이다.
도 9는 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 또 다른 실시 예이다.
도 10은 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 또 다른 실시 예이다.
도 11은 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 또 다른 실시 예이다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 레조넌스 액츄에이터(1)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레조넌스 액츄에이터(1)를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 레조넌스 액츄에이터(1)의 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 레조넌스 액츄에이터(1)의 구성을 분리한 분리 사시도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명은 크기를 소형화면서도 강한 구동력을 확보하기 위한 레조넌스 액츄에이터(1)에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 레조넌스 액츄에이터(1)는 자기 회로 모듈(10), 보이스코일부(20), 지지 모듈(30) 및 진동 발생 모듈(40)을 포함한다.
자기 회로 모듈(10)은 자기갭을 형성한다. 보이스코일부(20)는 자기갭에 배치된다. 보이스코일부(20)는 진동축(A)을 기준으로 진동한다. 지지 모듈(30)은 자기 회로 모듈(10) 상에 배치된다. 진동 발생 모듈(40)은 보이스코일부(20)와 지지모듈(30)에 연결된다. 진동 발생 모듈(40)은 보이스코일부(20)에 의해 진동을 발생시켜 자기 회로 모듈(10)에 진동을 전달한다.
본 발명의 따른 레조넌스 액츄에이터(1)는 휴대용 전화기, 태블릿 PC, 자동차의 네비게이션, 차량 조작 핸들 등에 적용되어 착신신호, 정보전달 신호에 대한 진동을 발생할 수 있다.
도 5 및 6은 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터(1)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2, 5 및 6을 참조하면, 본 발명에 따른 레조넌스 액츄에이터(1)는 자기 회로 모듈(10)이 직접 진동하는 것이 아니고, 진동 발생 모듈(40)이 직접 진동하여 진동을 발생시킨다. 자기 회로 모듈(10)이 직접 진동을 발생시키기 위해서는, 자기 회로 모듈(10)을 지지하는 탄성부재가 배치되어야 한다. 자기 회로 모듈(10)은 자기력 발생을 위해 크기가 큰 구성에 해당하는데, 자기 회로 모듈(10)의 지지를 위해 탄성부재가 더 배치되면서 레조넌스 액츄에이터(1)의 크기가 커져 소형화에 제약이 따른다.
특히, 자기 회로 모듈(10)이 진동하여 진동을 발생시키는 경우, 자기 회로 모듈(10)이 진동할 때 다른 구성과 접촉되지 않게 충분한 거리를 이격시켜야 하기 때문에 더욱 소형화에 제약이 따른다. 한편, 소형화를 위해 직접 진동하는 자기 회로 모듈(10)의 크기를 감소시키면 자기력이 약해진다.
본 발명에 따른 레조넌스 액츄에이터(1)는 자기 회로 모듈(10)에 의해 직접 또는 간접적으로 지지되는 진동 발생 모듈(40)이 진동하여 진동을 발생시키므로, 소형화에 유리하다. 또한, 진동 발생 모듈(40)에 의한 진동 특성을 변경하더라도, 자기 회로 모듈(10)의 크기가 유지되므로 자기력이 유지될 수 있다. 반면에, 소형화를 위해 자기 회로 모듈(10)의 크기가 감소되는 경우 자기력이 감소된다. 이에 의해 충분한 구동력 확보가 어렵고, 그에 따른 진동 발생 모듈(40)의 진동 특성 변경이 필요한 것과 대비된다.
일 실시 예로, 진동 발생 모듈(40)은 탄성부재(400)와 중량체(410)를 포함한다. 탄성부재(400)는 자기 회로 모듈(40)에 연결된다. 탄성부재(400)는 자기 회로 모듈(40)의 중앙부에 배치된다. 탄성부재(400)의 내측은 자기 회로 모듈(40)에 의해 지지되고, 탄성부재(400)의 외측은 중량체(410)를 지지한다. 탄성부재(400)가 중량체(410)의 내측에 배치되어 중량체(410)를 지지하므로, 소형화에 유리하다. 즉, 크기를 최소화할 수 있다. 탄성부재(400)는 진동축(A)을 기준으로 원주 방향으로 연장된 고리 형상을 가질 수 있다.
중량체(410)는 탄성부재(400)에 연결된다. 중량체(410)는 내측에 관통홀을 가지는 고리 형상을 가질 수 있다. 이때, 탄성부재(400)는 중량체(410)의 관통홀에 배치되어 중량체(410)의 내측 가장자리를 지지한다. 따라서, 중량체(410)의 진동 시, 중량체(410)의 외측(외주면)이 다른 구성과 접촉되지 않게 이격되면 되므로 소형화에 유리하다. 이에 대응하여, 탄성부재(400)가 중량체(410)의 외측에 배치되어 중량체(410)를 지지하는 경우, 탄성부재(400)의 진동 시 다른 구성과 접촉되지 않도록 탄성부재(400)와 다른 구성과의 이격 거리가 필요하므로 소형화가 제약된다. 한편, 탄성부재(400)와 중량체(410)의 형상, 위치, 구조, 배치, 중량, 재질 등을 변경하여 진동 특성을 설정할 수 있다.
일 실시 예로, 탄성부재(400)는 제1탄성부재(401)와 제2탄성부재(402)를 포함한다. 제1탄성부재(401)는 중량체(410)의 일측을 지지한다. 제2탄성부재(402)는 중량체(410)의 타측을 지지한다. 제1탄성부재(401)와 제2탄성부재(402)는 상하로 나란하게 배치될 수 있다. 이에 의해, 도 4와 같이 탄성부재(400)는 병렬로 연결될 수 있다. 도 4는 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터(1)의 진동 개념도이다. 도 4를 참조하면, 제1탄성부재(401)와 제2탄성부재(402)는 중량체(410)에 병렬로 연결된다. 이 경우, 제1탄성부재(401)와 제2탄성부재(402)의 변위는 동일하다고 볼 수 있다. 따라서, 탄성부재(400)의 등가 스프링상수는 제1탄성부재(401)의 스프링상수(k1)와 제2탄성부재(402)의 스프링상수(k2)를 더하여 산출될 수 있다. 탄성부재(400)와 중량체(410)의 중량을 통해 진동 특성이 설계될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레조넌스 액츄에이터(1)는 프레임(50)과 커버(60)를 더 포함할 수 있다. 프레임(50)은 자기 회로 모듈(10)에 연결된다. 커버(60)는 프레임(50)에 연결되며, 지지 모듈(30)과 자기 회로 모듈(10)을 덮는다. 프레임(50)은 커버(60)와 자기 회로 모듈(10)의 사이를 이격시켜, 충분한 진동 거리를 확보할 수 있다. 이에 의해, 강한 구동력이 확보된다. 커버(60)는 지지 모듈(30) 및 자기 회로 모듈(10) 등을 보호한다. 프레임(50)은 진동 발생 모듈(40)로부터 전달된 진동을 전달받아 진동할 수 있다.
자기 회로 모듈(10)은 요크(100), 마그넷(110) 및 폴피스(120)를 포함한다. 자기 회로 모듈(10)은 진동축(A)을 기준으로 원주 방향으로 연장될 수 있다. 마그넷(110)은 요크(100) 상에 배치된다. 폴피스(120)는 마그넷(110) 상에 배치된다. 폴피스(120)와 요크(100)는 자기갭에 자기력을 집중시킨다.
지지 모듈(30)은 축부재(300)와 스토퍼(310)를 포함할 수 있다. 축부재(300)는 진동축(A)을 동축으로 하는 기둥 형상을 가질 수 있다. 축부재(300)는 폴피스(120) 상에 배치될 수 있다. 축부재(300)는 그 상단에 형성되어, 탄성부재(400)가 안착되는 홈을 가질 수 있다. 스토퍼(310)는 축부재(300)에 결합되어 축부재(300)에 안착된 탄성부재(400)를 고정할 수 있다.
일 실시 예로, 축부재(300)는 폴피스(120)와 일체로 형성될 수 있다. 이 경우, 축부재(300)는 폴피스(120)로부터 분리될 수 없으며, 폴피스(120)와 동일한 재질을 가진다. 다른 실시 예로, 축부재(300)는 폴피스(120)의 중심부에 배치되는 별도의 서포터(supporter)일 수 있다. 이 경우, 축부재(300)는 폴피스(120)에 분리 가능하게 배치되며, 폴피스(120)와 다른 재질을 가질 수 있다.
축부재(300)는 하부바디(301)와 상부바디(302)를 포함할 수 있다. 하부바디(301)는 폴피스(120)의 중앙부에 배치될 수 있다. 하부바디(301)는 제1직경을 가지는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 상부바디(302)는 하부바디(301) 상에 배치된다. 상부바디(302)는 제1직경 보다 작은 제2직경을 가지는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 즉, 상부바디(302)는 진동축(A)에 수직한 면을 기준으로 하부바디(301) 보다 작은 단면을 가진다. 이에 의해, 상부바디(302)는 탄성부재(400)에 삽입되어 체결될 수 있다. 즉, 조립이 용이하다. 또한, 탄성부재(400)는 하부바디(301)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.
스토퍼(310)는 상부바디(302)에 체결되어 탄성부재(400)를 고정할 수 있다. 스토퍼(310)는 그 중앙부에 관통홀을 가지는 고리형상을 가질 수 있다. 상부바디(302)는 스토퍼(310)에 삽입된다. 스토퍼(310)는 제1스토퍼(311)와 제2스토퍼(312)를 포함할 수 있다. 제1스토퍼(311)는 제1탄성부재(401)의 상부에 배치되어 제1탄성부재(401)를 고정할 수 있다. 제2스토퍼(312)는 제2탄성부재(402)의 상부에 배치되어 제2탄성부재(402)를 고정할 수 있다. 제2스토퍼(312)는 제1탄성부재(401)와 제2탄성부재(402)의 사이의 간격을 이격 시킬 수 있다.
진동 발생 모듈(40)은 진동축(A)을 기준으로 원주 방향으로 연장된다. 진동 발생 모듈(40)은 진동축(A)을 중심으로 하는 관통홀을 가진다. 상부바디(302)는 진동 발생 모듈(40)의 관통홀에 삽입된다. 진동 발생 모듈(40)이 상부다비(302)에 삽입되는 방식으로 체결되므로, 조립이 용이하다. 또한, 진동 발생 모듈(40)은 하부 바디(301)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.
요크(100)는 바닥부(101)와 측벽부(102)를 포함한다. 바닥부(101)는 원주방향으로 연장된 원판 형상을 가질 수 있다. 측벽부(102)는 바닥부(101)의 가장자리를 따라 연장된 고리 형상을 가질 수 있다. 측벽부(102)는 바닥부(101)로부터 진동축(A)을 따라 연장될 수 있다. 측벽부(102)는 폴피스(120) 등과의 사이에 자기갭을 형성할 수 있다. 보이스코일부(20)는 보빈(200)과 보이스코일(210)을 포함할 수 있다. 보이스코일(210)은 보빈(200)에 권취된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레조넌스 액츄에이터(1)의 주파수 응답 특성 그래프이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 레조넌스 액츄에이터(1)는 특정 공진주파수(F)를 가지도록 설계될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 레조넌스 액츄에이터(1)는 그 크기를 최소화하면서, 특정 공진주파수(F)를 갖도록 설계될 수 있다.
도 8은 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 다른 실시 예이며, 도 9는 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 또 다른 실시 예이고, 도 10은 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 또 다른 실시 예이며, 도 11은 도 2에 도시된 레조넌스 액츄에이터의 또 다른 실시 예이다.
도 2, 도 8 내지 도 11을 참조하면, 레조넌스 액츄에이터는 도 2의 실시 예와 달리 하나의 탄성부재(400)만을 포함할 수 있다. 이 경우, 축부재(300)의 높이를 축소시켜 소형화가 가능하다. 또한, 레조넌스 액츄에이터는 도 2의 실시 예와 달리 프레임(50)을 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 커버(60)가 요크(100)에 직접 연결된다. 이에 의해, 크기를 소형화하면서도 탄성부재들을 병렬로 연결한 진동특성을 설계할 수 있다. 또한, 도 10에서와 같이, 하나의 탄성부재(400)만 배치되고, 프레임(50)은 배치되지 않을 수 있다. 이 경우, 크기를 더욱 소형화할 수 있다. 또한, 도 11에서와 같이, 폴피스(120)와 나란한 원판 형상의 중량체(410)가 배치될 수 있다. 탄성부재(400)는 중량체(410)의 가장자리를 지지할 수 있다. 이에 의해, 레조넌스 액츄에이터의 두께(높이)를 최소화할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
1 : 레조넌스 액츄에이터
10 : 자기 회로 모듈
20 : 보이스코일부
30 : 지지 모듈
300 : 축부재
310 : 스토퍼
40 : 진동 발생 모듈
400 : 탄성부재
410 : 중량체
50 : 프레임
60 : 커버

Claims (13)

  1. 자기갭을 형성하는 자기 회로 모듈;
    자기갭에 배치되며, 진동축을 기준으로 진동하는 보이스코일부;
    자기 회로 모듈 상에 배치된 지지 모듈; 및
    보이스코일부와 지지 모듈에 연결되며, 보이스코일부에 의해 진동을 발생시켜 자기 회로 모듈에 진동을 전달하는 진동 발생 모듈을 포함하고,
    진동 발생 모듈은,
    보이스코일부에 결합되어서 보이스코일부가 진동됨에 따라 함께 진동되는 중량체; 및
    중량체의 내측에 배치되도록 자기 회로 모듈에 연결된 탄성부재를 포함하는 레조넌스 액츄에이터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    탄성부재는,
    중량체의 일측을 지지하는 제1탄성부재; 및
    중량체의 타측을 지지하는 제2탄성부재를 포함하는 레조넌스 액츄에이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    자기 회로 모듈에 연결된 프레임; 및
    프레임에 연결되며, 지지 모듈과 자기 회로 모듈을 덮는 커버를 더 포함하는 레조넌스 액츄에이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    자기 회로 모듈은,
    요크;
    요크 상에 배치된 마그넷; 및
    마그넷 상에 배치된 폴피스를 포함하는 레조넌스 액츄에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    지지 모듈은,
    폴피스 상에 배치된 축부재; 및
    축부재에 연결된 탄성부재를 고정하는 스토퍼를 포함하는 레조넌스 액츄에이터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    축부재는 폴피스와 일체로 형성된 레조넌스 액츄에이터.
  8. 제 6 항에 있어서,
    축부재는,
    폴피스 상에 배치된 하부바디; 및
    하부바디 상에 배치되며, 진동축에 수직한 면을 기준으로 하부바디 보다 작은 단면을 가지는 상부바디를 포함하는 레조넌스 액츄에이터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    진동 발생 모듈은 진동축을 기준으로 원주 방향으로 연장되며, 진동축을 중심으로 하는 관통홀을 가지는 레조넌스 액츄에이터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상부바디는 진동 발생 모듈의 관통홀에 삽입된 레조넌스 액츄에이터.
  11. 제 5 항에 있어서,
    요크는,
    바닥부; 및
    바닥부의 가장자리에 배치된 측벽부를 포함하는 레조넌스 액츄에이터.
  12. 제 6 항에 있어서,
    축부재는 폴피스와 분리 가능한 레조넌스 액츄에이터.
  13. 제 3 항에 있어서,
    제1탄성부재와 제2탄성부재는 상하로 나란하게 배치된 레조넌스 액츄에이터.
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