KR102540799B1

KR102540799B1 - Haptic Actuator

Info

Publication number: KR102540799B1
Application number: KR1020220146934A
Authority: KR
Inventors: 신경식; 이금식
Original assignee: 주식회사 다일솔루션
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2023-06-07

Abstract

본 발명은 코일이 감긴 코어의 상하로 이격되어 구동 마그넷이 위치하고, 코어의 좌우측에 이격되어 서브마그넷이 위치하여 코어의 상하좌우에서 자장을 발생시켜 요크를 진동시키는 햅틱 액추에이터를 개시한다.
본 발명의 햅틱 액추에이터는, 케이스; 상기 케이스의 내부에 위치하는 요크; 상기 요크의 양측면에 연결되어 상기 케이스에 상기 요크를 고정시키는 한 쌍의 스프링; 상기 요크의 중앙에 위치하여 상기 케이스의 바닥 플레이트에 고정되는 코어; 상기 코어의 몸체에 감겨져 전류가 흐르는 코일; 상기 코어의 상부면에 이격되어 위치하며, 상기 요크에 고정되는 상부 구동용 마그넷; 상기 코어의 하부면에 이격되어 위치하며, 상기 요크에 고정되는 하부 구동용 마그넷; 상기 코어의 일측면에 이격되어 위치하며, 상기 요크에 고정되는 제1 서브마그넷; 상기 코어의 타측면에 이격되어 위치하며, 상기 요크에 고정되는 제2 서브마그넷;을 포함한다.Disclosed is a haptic actuator in which drive magnets are spaced apart from above and below a core around which coils are wound, and sub-magnets are spaced apart from left and right sides of the core to vibrate a yoke by generating magnetic fields in the top, bottom, left and right sides of the core.
The haptic actuator of the present invention includes a case; a yoke positioned inside the case; A pair of springs connected to both sides of the yoke to fix the yoke to the case; a core positioned at the center of the yoke and fixed to the bottom plate of the case; a coil wound around the body of the core and through which current flows; an upper drive magnet positioned spaced apart from the upper surface of the core and fixed to the yoke; a lower drive magnet positioned apart from the lower surface of the core and fixed to the yoke; a first submagnet spaced apart from one side of the core and fixed to the yoke; and a second submagnet positioned apart from the other side of the core and fixed to the yoke.

Description

Haptic Actuator {Haptic Actuator}

본 발명은 햅틱 액추에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코일이 감긴 코어의 상하부뿐만 아니라 좌우측에 마그넷을 배치시켜 강한 자력으로 마그넷이 고정된 요크를 진동시키는 햅틱 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a haptic actuator, and more particularly, to a haptic actuator that vibrates a yoke to which a magnet is fixed with strong magnetic force by arranging magnets on the left and right sides as well as the top and bottom of a core around which a coil is wound.

선형 진동모터는 진동체가 선형으로 왕복 운동하여 진동력을 만들어내는 부품으로, 기존의 핸드폰에 적용되고 있던 편심 진동형 로터리 타입에 비하여 긴 수명의 장점을 가지고 있어서, 최근 스마트폰 및 게임기에 많이 적용되고 있다. 또한, 선형 진동모터는 반응속도가 로터리 모터에 비해 빨라서 촉각을 이용하는 햅틱 제품에 활용도가 점차 확대되고 있다. 선형 진동모터에는 수직 선형 진동모터와 수평 선형 진동모터가 있다. A linear vibration motor is a part that generates vibration force by reciprocating a vibrating body linearly. It has the advantage of a longer lifespan compared to the eccentric vibration type rotary type that was applied to existing mobile phones, so it is widely applied to smartphones and game machines in recent years. . In addition, linear vibration motors have a faster reaction speed than rotary motors, so their use in haptic products using tactile sensation is gradually expanding. Linear vibration motors include vertical linear vibration motors and horizontal linear vibration motors.

수직 선형 진동모터는 자석과 코일에 의해 발생되는 로렌츠 힘에 의해 작동이 된다. 이에 따라 기존 편심 회전 모터의 수명을 결정하는 브러쉬가 존재하지 않아 부품 마모에 의한 수명이 이전 모터보다 길다는 장점이 있다. 하지만 기존의 편심 로터리 모터에 비해 작은 진동력 때문에 사용자가 진동 신호를 느끼지 못하는 일이 종종 발생한다. 또한, 모터의 진동방향이 수직이기 때문에 휴대폰의 메인 PCB의 신호선에 충격을 주어 노이즈를 발생시키는 사례가 종종 보고된다. 그리고, 모터 내 진동체의 움직이는 공간이 수직 방향이므로 진동력을 키우기 위한 공간 역시 수직 방향이기 때문에 모터의 두께가 두꺼워지게 되어 스마트 폰의 슬림화가 어렵다는 단점이 있다Vertical linear vibration motors are operated by the Lorentz force generated by magnets and coils. Accordingly, there is no brush that determines the lifespan of the existing eccentric rotation motor, so the lifespan due to wear of parts is longer than that of previous motors. However, it often happens that the user does not feel the vibration signal due to the small vibration force compared to the existing eccentric rotary motor. In addition, since the vibration direction of the motor is vertical, there are often cases in which noise is generated by giving an impact to the signal line of the main PCB of the mobile phone. In addition, since the moving space of the vibrating body in the motor is in the vertical direction, the space for increasing the vibrating force is also in the vertical direction, so the thickness of the motor becomes thick, making it difficult to slim down the smartphone.

수평 선형 모터는 수직 선형 모터와 같이 코일과 자석의 로렌츠 힘에 의해 진동력을 발생시킨다. 하지만 수직 선형 모터와는 달리 무빙파트가 수평으로 움직인다는 차이가 있다. 일반적으로 모터의 진동력을 키우기 위해서는 더 강한 자석을 사용하거나 진동체의 질량이 커져야 한다. 이는 진동체의 부피가 커지는 것을 의미하며 이에 따라 모터 역시 커지게 된다. 그러나, 수평 선형 모터의 경우 진동체가 수평 방향으로 움직이기 때문에 두께를 늘이지 않고도 수평 방향으로 진동체의 부피를 증가시켜서 진동력을 키울수 있다. 따라서, 모터의 두께를 늘이지 않고 진동력이 강한 모터를 만들수 있다.Like vertical linear motors, horizontal linear motors generate vibration force by the Lorentz force of coils and magnets. However, unlike a vertical linear motor, there is a difference that the moving part moves horizontally. In general, in order to increase the vibrating force of the motor, a stronger magnet must be used or the mass of the vibrating body must be increased. This means that the volume of the vibrating body increases, and accordingly, the motor also increases. However, in the case of a horizontal linear motor, since the vibrating body moves in the horizontal direction, the vibrating force can be increased by increasing the volume of the vibrating body in the horizontal direction without increasing the thickness. Therefore, it is possible to manufacture a motor with strong vibration force without increasing the thickness of the motor.

수평 선형 모터의 제작시에 자석을 배열을 할바흐 배열(Halbach Array)로 배치하여 제작하는 경우가 많다. 할바흐 배열은 일련의 영구자석을 특유하게 배열한 것인데, 이 배열은 공간적으로 회전하는 자력 패턴을 가지고 있고 한쪽면의 자장은 거의 없어지지만 다른쪽 면은 자장이 강해지는 효과가 있다. 그러나, 할바흐 배열은 자석의 조립이 어렵다는 단점이 있다. 자화된 자석을 조립하여 고정시켜야 하는데 조립 중 자석간의 척력에 의해 조립을 하기가 쉽지 않고, 조립된 자석의 조립을 유지하는 것 또한 힘든 문제가 있었다. 따라서, 수평 선형 모터의 제작시 할바흐 배열의 문제점을 개선할 수 있는 자석 배열에 대한 연구가 필요한 실정이다.When manufacturing a horizontal linear motor, it is often manufactured by arranging the magnets in a Halbach array. The Halbach arrangement is a unique arrangement of a series of permanent magnets, which have a spatially rotating magnetic pattern and have the effect of virtually eliminating the magnetic field on one side but intensifying the magnetic field on the other side. However, the Halbach arrangement has a disadvantage in that it is difficult to assemble the magnet. Magnetized magnets need to be assembled and fixed, but it is not easy to assemble due to the repulsive force between magnets during assembly, and it is also difficult to maintain the assembly of the assembled magnets. Therefore, there is a need for research on a magnet arrangement capable of improving the problems of a Halbach arrangement when manufacturing a horizontal linear motor.

대한민국 등록특허공보 제10-2049343호Republic of Korea Patent Registration No. 10-2049343 대한민국 등록특허공보 제10-0828648호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0828648 대한민국 등록특허공보 제10-0795371호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0795371

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코일이 감긴 코어의 상하로 이격되어 구동 마그넷이 위치하고, 코어의 좌우측에 이격되어 서브마그넷이 위치하여 코어의 상하좌우에서 자장을 발생시켜 요크를 진동시키는 햅틱 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, the drive magnet is located vertically apart from the core around which the coil is wound, and the sub-magnet is located on the left and right sides of the core to generate a magnetic field from the top, bottom, left and right sides of the core to vibrate the yoke. An object of the present invention is to provide a haptic actuator.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 햅틱 액추에이터는, 케이스; 상기 케이스의 내부에 위치하는 요크; 상기 요크의 양측면에 연결되어 상기 케이스에 상기 요크를 고정시키는 한 쌍의 스프링; 상기 요크의 중앙에 위치하여 상기 케이스의 바닥 플레이트에 고정되는 코어; 상기 코어의 몸체에 감겨져 전류가 흐르는 코일; 상기 코어의 상부면에 이격되어 위치하며, 상기 요크에 고정되는 상부 구동용 마그넷; 상기 코어의 하부면에 이격되어 위치하며, 상기 요크에 고정되는 하부 구동용 마그넷; 상기 코어의 일측면에 이격되어 위치하며, 상기 요크에 고정되는 제1 서브마그넷; 상기 코어의 타측면에 이격되어 위치하며, 상기 요크에 고정되는 제2 서브마그넷;을 포함하며, 상기 상부 구동용 마그넷 및 하부 구동용 마그넷은 상기 코어에 대향하는 면이 서로 같은 자장의 극성을 가지도록 배치되며, 상기 제1 서브마그넷 및 제2 서브마그넷은 대향하는 면이 서로 같은 자장의 극성을 가지도록 배치되고, 또한 상기 상부 구동용 마그넷 및 하부 구동용 마그넷의 상기 코어에 대향하는 면의 자장의 극성과는 서로 반대되는 극성인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the haptic actuator of the present invention includes a case; a yoke positioned inside the case; A pair of springs connected to both sides of the yoke to fix the yoke to the case; a core positioned at the center of the yoke and fixed to the bottom plate of the case; a coil wound around the body of the core and through which current flows; an upper drive magnet positioned spaced apart from the upper surface of the core and fixed to the yoke; a lower drive magnet positioned apart from the lower surface of the core and fixed to the yoke; a first submagnet spaced apart from one side of the core and fixed to the yoke; and a second sub-magnet spaced apart from the other side of the core and fixed to the yoke, wherein surfaces of the upper and lower driving magnets facing the core have the same magnetic polarity. The first sub-magnet and the second sub-magnet are arranged so that opposing surfaces have the same polarity of the magnetic field, and the magnetic field of the upper driving magnet and the lower driving magnet facing the core It is characterized in that the polarity is opposite to the polarity of.

또한, 상기 코어는, 상기 코어의 상부에 부착되는 제1 코어 마그넷, 상기 코어의 하부에 부착되는 제2 코어 마그넷을 구비하며, 상기 제1 코어 마그넷 및 제2 코어 마그넷의 외부에 대향하는 면은 서로 같은 자장의 극성을 가지며, 상기 상부 구동용 마그넷 및 하부 구동용 마그넷의 상기 코어에 대향하는 면의 자장의 극성과는 서로 반대되는 극성인 것을 특징으로 한다.In addition, the core includes a first core magnet attached to an upper portion of the core and a second core magnet attached to a lower portion of the core, and surfaces facing the outside of the first core magnet and the second core magnet are It is characterized in that it has the same polarity of the magnetic field and is opposite to the polarity of the magnetic field of the surface of the upper driving magnet and the lower driving magnet facing the core.

또한, 상기 코어의 중심을 기준으로 상기 요크의 공간을 이등분하여, 일측을 제1 영역, 타측을 제2 영역이라 하면, 제1 영역의 코어에 감기는 제1 코일의 코일이 감기는 방향과 제2 영역의 코어에 감기는 제2 코일에 감기는 방향은 서로 반대 방향이며, 상기 상부 구동용 마그넷에는 서로 반대되는 자장의 극성의 제1 상부 구동용 마그넷 및 제2 상부 구동용 마그넷이 연결되며, 상기 제1 상부 구동용 마그넷은 상기 제1 영역에 위치하고 상기 제2 상부 구동용 마그넷은 상기 제2 영역에 위치하며, 상기 하부 구동용 마그넷에는 서로 반대되는 자장의 극성의 제1 하부 구동용 마그넷 및 제2 하부 구동용 마그넷이 연결되며, 상기 제1 하부 구동용 마그넷은 상기 제1 영역에 위치하고 상기 제2 하부 구동용 마그넷은 상기 제2 영역에 위치하며, 상기 제1 상부 구동용 마그넷 및 제1 하부 구동용 마그넷은 대향하는 면이 서로 같은 자장의 극성을 가지도록 배치되며, 상기 제2 상부 구동용 마그넷 및 제2 하부 구동용 마그넷은 대향하는 면이 서로 같은 자장의 극성을 가지도록 배치되고 상기 제1 상부 구동용 마그넷 및 제1 하부 구동용 마그넷의 자장의 극성과는 서로 반대되는 극성인 것을 특징으로 한다.In addition, if the space of the yoke is divided into two halves based on the center of the core, and one side is a first area and the other side is a second area, the direction in which the coil of the first coil wound around the core of the first area is wound is Winding directions of the second coil wound around the core of the two regions are opposite to each other, and the first upper driving magnet and the second upper driving magnet of opposite magnetic field polarities are connected to the upper driving magnet, The first upper driving magnet is located in the first region and the second upper driving magnet is located in the second region, and the lower driving magnet includes a first lower driving magnet having polarities opposite to each other, and A second lower driving magnet is connected, the first lower driving magnet is located in the first region and the second lower driving magnet is located in the second region, and the first upper driving magnet and the first lower driving magnet are located in the first region. The lower driving magnet is disposed so that opposing surfaces have the same polarity of the magnetic field, and the second upper driving magnet and the second lower driving magnet are disposed such that the opposing surfaces have the same polarity of the magnetic field. It is characterized in that the polarity is opposite to the polarity of the magnetic field of the first upper driving magnet and the first lower driving magnet.

또한, 상기 상부 구동용 마그넷 및 하부 구동용 마그넷에 있어서, 상기 상부 구동용 마그넷 및 하부 구동용 마그넷은 중간은 얇고 측면으로 갈수록 두꺼워지는 오목렌즈의 형태인 것을 특징으로 한다.In addition, in the upper driving magnet and the lower driving magnet, the upper driving magnet and the lower driving magnet are characterized in that the middle is thin and the concave lens shape becomes thicker toward the side.

상술한 바와 같이, 본 발명은 할바흐 배열로 자석을 배열하지 않기 때문에 자석의 조립이 용이한 장점이 있다.As described above, the present invention has the advantage of easy assembly of the magnets because the magnets are not arranged in the Halbach arrangement.

또한, 본 발명은 코어의 좌우측에 서브마그넷을 배치시켜 코어가 받는 자력을 배가시켜 요크의 진동의 속도와 세기를 증가시키는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of increasing the speed and intensity of the vibration of the yoke by disposing the submagnets on the left and right sides of the core to double the magnetic force received by the core.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시형태에서 코일에 전류가 반시계 방향으로 흐를 때 서브마그넷과의 관계를 나타내며, 도 2(a)는 본 발명의 제1 실시형태에서 코일에 전류가 시계 방향으로 흐를 때 서브마그넷과의 관계를 나타낸다.
도 3(a)은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이며, 도 3(b)는 본 발명의 제2 실시형태의 코어를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이다.
도 6(a)는 자석면이 직선인 형태일 때의 자력을 나타내고, 도 6(b)는 자석면이 오목한 곡선의 형태일 때의 자력을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제5 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a haptic actuator according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 (a) shows the relationship with the submagnet when the current flows in the coil in the counterclockwise direction in the first embodiment of the present invention, Figure 2 (a) shows the current in the coil in the first embodiment of the present invention When it flows clockwise, it shows the relationship with the submagnet.
Fig. 3(a) is a schematic diagram of a haptic actuator according to a second embodiment of the present invention, and Fig. 3(b) is a schematic diagram showing a core of the second embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a haptic actuator according to a third embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a haptic actuator according to a fourth embodiment of the present invention.
Figure 6 (a) shows the magnetic force when the magnet face is in the form of a straight line, Figure 6 (b) shows the magnetic force when the magnet face is in the form of a concave curve.
7 is a schematic diagram of a haptic actuator according to a fifth embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The term “and/or” includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하에서는 본 발명의 햅틱 액추에이터에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터는 케이스(10), 요크(20), 스프링(30), 코일(50), 상부 구동용 마그넷(60a), 하부 구동용 마그넷(60b), 제1 서브마그넷(70a) 및 제2 서브마그넷(70b)을 포함하여 구성될 수 있다. Hereinafter, the haptic actuator of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a schematic diagram of a haptic actuator according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the haptic actuator according to the first embodiment of the present invention includes a case 10, a yoke 20, a spring 30, a coil 50, an upper driving magnet 60a, and a lower driving magnet. (60b), a first submagnet (70a) and a second submagnet (70b).

케이스(10)는 본 발명의 햅틱 액추에이터의 외면을 형성하고, 케이스(10) 내부에 요크(20), 스프링(30) 등이 실장된다. 케이스(10)는 긴 직육면체의 형태일 수 있고, 비자성체로 제작될 수 있다. The case 10 forms the outer surface of the haptic actuator of the present invention, and the yoke 20 and the spring 30 are mounted inside the case 10 . The case 10 may be in the form of a long rectangular parallelepiped and may be made of a non-magnetic material.

요크(yoke)(20)는 케이스(10) 내부의 중앙에 위치하는데, 요크(20)는 직육면체의 형태일 수 있고, 자성체로 제작될 수 있다. 요크(20)에 실장된 자석과 코일(50)에 의한 자력에 의해 요크(20)가 움직이면 요크(20)와 연결된 스프링(30)이 요크(20)를 고정시켜주어 요크(20)는 케이스(10) 내부에서 수평으로 진동 운동을 하게 된다.The yoke 20 is located at the center of the inside of the case 10, and the yoke 20 may have a rectangular parallelepiped shape and may be made of a magnetic material. When the yoke 20 is moved by the magnetic force of the magnet and the coil 50 mounted on the yoke 20, the spring 30 connected to the yoke 20 fixes the yoke 20, so that the yoke 20 is a case ( 10) It vibrates horizontally from the inside.

스프링(30)은 요크(20)의 양측면에 연결되어 케이스(10)에 요크(20)를 고정시키고, 요크(20)의 양측면을 고정하기 위해 한 쌍이 구비된다. 스프링은 탄성이 있는 금속으로 제작되어 요크(20)가 케이스(10) 내부에서 수평 진동 운동을 할 수 있게 한다. 또한, 상기 스프링(30)은 요크(20)에서 케이스(10)로 갈수록 두께가 얇게 형성될 수 있다. 이렇게 케이스(10)에 갈수록 스프링(30)의 두께가 얇게 형성되면 작은 자장에 의하여도 민감하게 진동할 수 있게 된다. The spring 30 is connected to both sides of the yoke 20 to fix the yoke 20 to the case 10, and a pair is provided to fix both sides of the yoke 20. The spring is made of an elastic metal so that the yoke 20 can vibrate horizontally inside the case 10 . Also, the spring 30 may have a thinner thickness as it goes from the yoke 20 to the case 10 . In this way, when the thickness of the spring 30 is formed thinner toward the case 10, it can vibrate sensitively even by a small magnetic field.

코어(40)는 요크(20)의 중앙에 위치하여 케이스(10)의 바닥 플레이트에 고정된다. 코어(40)에는 코일(50)이 감기고 코어(40)는 자성체로 제작된다. 본 발명에서는 코어(40)를 페라이트(ferrite)로 제작할 수 있는데, 페라이트는 금속산화물의 분말을 소결하여 압축 성형하여 만들어진다. 철심 코어의 경우 주파수가 높아지면 도체인 철심 자체가 코일의 역할을 하려고 하여 생기는 손실(와류손)이 커져서 실용적이지 못하므로 본 발명에서는 페라이트 코어를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 코어(40)는 원기둥 형태를 사용할 수 있으며, 코어(40)의 중앙에서 양단으로 갈수록 단면의 직경은 커지게 형성되어 코어(40)가 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)과 접하는 간격을 코어(40)의 중앙에서 양단으로 갈수록 좁게하여 구동력을 높일 수 있게 된다. The core 40 is located at the center of the yoke 20 and is fixed to the bottom plate of the case 10 . A coil 50 is wound around the core 40 and the core 40 is made of a magnetic material. In the present invention, the core 40 can be made of ferrite, which is made by compression molding by sintering metal oxide powder. In the case of the iron core, as the frequency increases, the loss (eddy current loss) caused by the iron core itself, which is a conductor, trying to act as a coil increases, making it impractical. Therefore, it is preferable to use a ferrite core in the present invention. The core 40 may have a cylindrical shape, and the diameter of the cross section increases from the center to both ends of the core 40, so that the core 40 has an upper driving magnet 60a and a lower driving magnet 60b. ), and the gap in contact with the core 40 is narrowed from the center to both ends so that the driving force can be increased.

코일(50)은 코어(40)의 몸체에 감겨져는 전선으로 전원을 통해 코일(50)에 전류가 공급되면, 코어(40)는 자성을 갖게된다. 앙페르(Ampere)의 오른손 법칙에 의해 전류가 코어(40)에 감긴 코일(50)에 따라 엄지손가락이 아닌 나머지 손가락들이 가리키는 방향으로 흐르면, 자계는 엄지손가락 방향으로 생기게 된다. 본 발명의 코어(40)의 외측면에는 코일(50)의 감는 방향으로 코일의 직경보다 큰 홈을 형성할 수 있다. 예를 들어, 코일의 직경의 1.3 내지 1.7 배의 직경을 갖는 반원 형태의 홈을 구비하여 코일은 홈 내부에 규칙적으로 감길 수 있다. The coil 50 is a wire wound around the body of the core 40, and when current is supplied to the coil 50 through a power source, the core 40 has magnetism. According to Ampere's right-hand rule, when current flows along the coil 50 wound around the core 40 in the direction indicated by the fingers other than the thumb, a magnetic field is generated in the direction of the thumb. A groove larger than the diameter of the coil 50 may be formed on the outer surface of the core 40 of the present invention in the winding direction of the coil 50 . For example, a semicircular groove having a diameter 1.3 to 1.7 times the diameter of the coil may be provided so that the coil may be regularly wound inside the groove.

상부 구동용 마그넷(60a)은 코어(40)의 상부면에 이격되어 위치하며, 요크(20)에 고정된다. 상부 구동용 마그넷(60a)은 영구자석으로 제작되며, 상부 구동용 마그넷(60a)의 일측은 요크(20)에 고정되고, 요크(20)에 고정되는 일측은 자장의 극성이 S극이고, 상부 구동용 마그넷(60a)의 타측은 코어(40)에 대향하고 자장의 극성이 N극일 수 있다.The upper driving magnet (60a) is positioned apart from the upper surface of the core 40, and is fixed to the yoke 20. The upper driving magnet 60a is made of a permanent magnet, one side of the upper driving magnet 60a is fixed to the yoke 20, and the polarity of the magnetic field of the one side fixed to the yoke 20 is S pole, and the upper driving magnet 60a has an S pole. The other side of the driving magnet 60a faces the core 40 and may have an N-pole polarity of the magnetic field.

하부 구동용 마그넷(60b)은 코어(40)의 하부면에 이격되어 위치하며, 요크(20)에 고정된다. 하부 구동용 마그넷(60b)은 영구자석으로 제작되며, 하부 구동용 마그넷(60b)의 일측은 요크(20)에 고정되고, 요크(20)에 고정되는 일측은 자장의 극성이 S극이고, 하부 구동용 마그넷(60b)의 타측은 코어(40)에 대향하고 자장의 극성이 N극일 수 있다. The lower driving magnet (60b) is located at a distance from the lower surface of the core 40, and is fixed to the yoke 20. The lower driving magnet 60b is made of a permanent magnet, one side of the lower driving magnet 60b is fixed to the yoke 20, and the polarity of the magnetic field of the one side fixed to the yoke 20 is S pole, and the lower driving magnet 60b has an S pole. The other side of the driving magnet 60b faces the core 40 and may have an N-pole polarity of the magnetic field.

코어(40)에 감긴 코일(50)에 전류가 흐르게 되면 공극에는 2,000~5,000 가우스의 자장이 형성될 수 있고, 더욱 바람직하게는 3,000~4,000 가우스의 자장이 형성될 수 있다. 코어(40)의 상부에 위치한 상부 구동용 마그넷(60a)은 코어(40)와 대향하는 방향으로 N극의 극성을 갖고, 코어(40)의 하부에 위치한 하부 구동용 마그넷(60b)은 코어(40)와 대향하는 방향으로 N극의 극성을 갖는다. 예를 들어, 코일(50)에 전류가 흐르면 코어(40)의 일측은 N극을 띠고, 코어(40)의 타측은 S극을 띠기 때문에 코어(40)의 일측의 N극은 상부 구동용 마그넷(60a)의 N극 및 하부 구동용 마그넷(60b)의 N극과 척력이 발생하고, 코어(40)의 타측의 S극은 상부 구동용 마그넷(60a)의 N극 및 하부 구동용 마그넷(60b)의 N극과 인력이 발생한다. 코일(50)에 흐르는 전류는 주기적으로 전류의 방향이 바뀌며, 코어(40)는 케이스(10)의 바닥 플레이트에 고정되어 있기 때문에 상부 구동용 마그넷(60a)과 하부 구동용 마그넷(60b)이 부착된 요크(20)는 전류의 방향이 바뀌는 것에 따라 진동을 하게 된다. 요크(20)의 양측에 연결된 스프링(30)은 요크(20)가 수평 방향으로 지속적으로 진동할 수 있도록 해준다.When a current flows through the coil 50 wound around the core 40, a magnetic field of 2,000 to 5,000 Gauss may be formed in the air gap, and more preferably, a magnetic field of 3,000 to 4,000 Gauss may be formed. The upper driving magnet 60a located on the upper part of the core 40 has a polarity of N pole in the direction opposite to the core 40, and the lower driving magnet 60b located on the lower part of the core 40 has a core ( 40) and has N-pole polarity in the opposite direction. For example, when current flows through the coil 50, one side of the core 40 has an N pole and the other side of the core 40 has an S pole, so the N pole on one side of the core 40 is the upper driving magnet. A repulsive force is generated between the N pole of 60a and the N pole of the lower driving magnet 60b, and the S pole of the other side of the core 40 is the N pole of the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b. ) of N-pole and attraction occurs. The direction of the current flowing through the coil 50 is periodically changed, and since the core 40 is fixed to the bottom plate of the case 10, an upper driving magnet 60a and a lower driving magnet 60b are attached. The yoke 20 vibrates as the direction of the current changes. The springs 30 connected to both sides of the yoke 20 allow the yoke 20 to vibrate continuously in the horizontal direction.

제1 서브마그넷(70a)은 코어(40)의 일측면에 이격되어 위치하며, 요크(20)에 고정된다. 제2 서브마그넷(70b)은 코어(40)의 타측면에 이격되어 위치하며, 상기 요크(20)에 고정된다. 본 발명은 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)에 추가하여 코어(40)의 양측면에 서브마그넷(70)을 구비한다. 도 2(a)는 본 발명의 제1 실시형태에서 코일(50)에 전류가 반시계 방향으로 흐를 때 서브마그넷(70)과의 관계를 나타내며, 도 2(b)는 본 발명의 제1 실시형태에서 코일(50)에 전류가 시계 방향으로 흐를 때 서브마그넷(70)과의 관계를 나타낸다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 전류가 반시계방향으로 흐르면 앙페르의 오른손 법칙에 의해 코어(40)의 우측은 N극이 형성되고 코어(40)의 좌측은 S극이 형성된다. 제1 서브마그넷(70a) 및 제2 서브마그넷(70b)의 코어(40)에 대향하는 면의 극성은 모두 S극이기 때문에 코어(40)의 좌측은 척력이 발생하고 코어(40)의 우측은 인력이 발생한다. 또한, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 전류가 시계방향으로 흐르면 앙페르의 오른손 법칙에 의해 코어(40)의 좌측은 N극이 형성되고 코어(40)의 우측은 S극이 형성된다. 제1 서브마그넷(70a) 및 제2 서브마그넷(70b)의 코어(40)에 대향하는 면의 극성은 모두 S극이기 때문에 코어(40)의 좌측은 인력이 발생하고 코어(40)의 우측은 척력이 발생한다. 코어(40)에 흐르는 전류는 일정한 주기로 전류의 방향이 바뀌기 때문에 케이스(10)의 바닥 플레이트에 고정된 코어(40)를 중심으로 제1 서브마그넷(70a) 및 제2 서브마그넷(70b)이 연결된 요크(20)는 서브마그넷(70)과 코어 사이에 발생하는 자력에 의해 진동 운동을 하게 된다. 또한, 코어(40)에 감긴 코일(50)에 전류가 흐르면 코어(40)의 양측면은 10~500 가우스의 자장이 형성되며, 더욱 바람직하게는 100~300 가우스의 자장이 형성되는데, 코어(40)와 대향하는 서브마그넷(70)은 자력이 비교적 약한 페라이트(ferrite) 자석을 사용할 수 있다. 페라이트 자석은 강한 자력을 가지고 있지 않고, 서브마그넷(70)의 두께를 조절하여 코어(40)의 양측면의 자력과 비슷한 자력을 나타내는 두께의 페라이트 자석을 사용할 수 있다.The first submagnet 70a is spaced apart from one side of the core 40 and is fixed to the yoke 20 . The second submagnet 70b is spaced apart from the other side of the core 40 and is fixed to the yoke 20 . In the present invention, sub-magnets 70 are provided on both sides of the core 40 in addition to the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b. Figure 2 (a) shows the relationship with the submagnet 70 when the current flows in the coil 50 in the counterclockwise direction in the first embodiment of the present invention, Figure 2 (b) shows the first embodiment of the present invention In the form, it shows the relationship with the submagnet 70 when the current flows in the coil 50 in a clockwise direction. As shown in FIG. 2(a), when current flows in a counterclockwise direction, an N pole is formed on the right side of the core 40 and an S pole is formed on the left side of the core 40 according to Ampere's right hand rule. Since the polarities of the surfaces of the first submagnet 70a and the second submagnet 70b facing the core 40 are both S poles, repulsive force is generated on the left side of the core 40 and on the right side of the core 40. manpower occurs. In addition, as shown in FIG. 2 (b), when the current flows clockwise, the N pole is formed on the left side of the core 40 and the S pole is formed on the right side of the core 40 according to Ampere's right hand rule. . Since the polarities of the surfaces of the first submagnet 70a and the second submagnet 70b facing the core 40 are both S poles, attraction is generated on the left side of the core 40 and on the right side of the core 40. repulsion occurs. Since the current flowing through the core 40 changes direction at regular intervals, the first submagnet 70a and the second submagnet 70b are connected around the core 40 fixed to the bottom plate of the case 10. The yoke 20 vibrates due to the magnetic force generated between the submagnet 70 and the core. In addition, when current flows through the coil 50 wound around the core 40, a magnetic field of 10 to 500 Gauss is formed on both sides of the core 40, and more preferably a magnetic field of 100 to 300 Gauss is formed. ) and the opposite submagnet 70 may use a ferrite magnet having a relatively weak magnetic force. A ferrite magnet does not have strong magnetic force, and a ferrite magnet having a thickness similar to that of both sides of the core 40 may be used by adjusting the thickness of the submagnet 70 .

상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)은 대향하는 면이 서로 같은 극성을 가지도록 배치된다. 또한, 제1 서브마그넷(70a) 및 제2 서브마그넷(70b)은 대향하는 면이 서로 같은 극성을 가지도록 배치되고, 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)의 극성과는 서로 반대되는 극성이어야 한다. 본 발명에서는 제1 서브마그넷(70a) 및 제2 서브마그넷(70b)을 구비하여, 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)을 보조할 수 있다. 코일(50)이 감긴 코어(40)를 중심으로 코일(50)에 전류가 일정한 주기로 방향이 바뀌면서 흐르면, 코어(40)의 상하부에 부착된 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)과 코어(40)는 서로 인력 및 척력이 작용하여 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)이 부착된 요크(20)는 수평으로 진동 운동을 하게 된다. 코어(40)의 양측면에 이격되어 배치된 서브마그넷(70)의 자장의 극성은 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)의 자장의 극성과 반대되기 때문에 요크(20)는 더 큰 힘과 더 빠른 속도로 코어(40)를 중심으로 수평 진동을 하게 된다. 즉, 코어(40)는 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)과의 사이에서 발생하는 구동력 뿐만 아니라 제1 서브마그넷(70a) 및 제2 서브마그넷(70b)과의 사이에서 발생하는 인력과 척력에 의해 수평 진동 속도와 세기가 배가되게 된다. 한편, 코어(40)의 중심보다 양끝단으로 갈수록 코일(50)의 감는 밀도를 높게 하여 코어(40)의 양단에 보다 큰 자장을 형성할 수 있게 할 수 있다. The upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b are disposed such that opposite surfaces have the same polarity. In addition, the first sub-magnet 70a and the second sub-magnet 70b are arranged so that their opposing surfaces have the same polarity, and the polarity of the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b is different. They must be of opposite polarity. In the present invention, the first sub-magnet 70a and the second sub-magnet 70b are provided to assist the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b. When current flows through the coil 50 while changing direction at regular intervals around the core 40 around which the coil 50 is wound, the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b attached to the upper and lower parts of the core 40 ) and the core 40 act on each other by attraction and repulsion, so that the yoke 20 to which the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b are attached vibrates horizontally. Since the polarity of the magnetic field of the submagnets 70 spaced apart from both sides of the core 40 is opposite to the polarity of the magnetic fields of the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b, the yoke 20 further Horizontal vibration is performed around the core 40 with greater force and higher speed. That is, the core 40 generates a driving force generated between the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b as well as between the first submagnet 70a and the second submagnet 70b. The resulting attractive and repulsive forces double the speed and intensity of horizontal vibration. Meanwhile, a larger magnetic field can be formed at both ends of the core 40 by increasing the winding density of the coil 50 towards both ends rather than the center of the core 40 .

도 3(a)은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이며, 도 3(b)는 본 발명의 제2 실시형태의 코어(40)를 나타내는 개략도이다. 도 3(a) 또는 도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터는 서브마그넷(70) 대신에 마그넷이 코어(40)에 직접 부착되는 형태이다. 즉, 제1 코어 마그넷(80a)은 코어(40)의 상부에 부착되고, 제2 코어 마그넷(80b)은 코어(40)의 하부에 부착되는데, 제1 코어 마그넷(80a) 및 제2 코어 마그넷(80b)의 외부에 대향하는 면이 서로 같은 자장의 극성을 가지며, 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)의 자장의 극성과는 서로 반대되는 극성이다. 코어 마그넷(80)을 코어(40)에 직접 부착하게 되면 코어(40)는 코일(50)에 의한 자장뿐만 아니라 코어 마그넷(80)에서 발생하는 자장을 얻게되어, 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)으로 인하여 더 큰 자기장이 발생하여 큰 구동력이 발행하며, 요크(20)는 더 빠른 속도로 수평 진동 운동을 하게 된다. 코어 마그넷(80)의 자장의 극성은 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)의 극성과 반대되어야 한다. 상부 구동용 마그넷(60a)의 코어(40)와 대향하는 면의 자장의 극성은 N극이고, 제1 코어 마그넷(80a)의 상부 구동용 마그넷(60a)과 대향하는 면의 자장의 극성은 S극인데, 상부 구동용 마그넷(60a)과 제1 코어 마그넷(80a) 사이에는 인력이 작용하게 된다. 또한, 하부 구동용 마그넷(60b)의 코어(40)와 대향하는 면의 자장의 극성은 N극이고, 제2 코어 마그넷(80b)의 하부 구동용 마그넷(60b)과 대향하는 면의 자장의 극성은 S극인데, 하부 구동용 마그넷(60b)과 제2 코어 마그넷(80b) 사이에는 인력이 작용하게 된다. 이렇게 코어 마그넷(80)과 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b) 사이에서, 코일(50)에 전류가 일정한 주기로 방향이 바뀌면서 흐르면 코어(40)와 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b) 사이에서는 더 큰 구동력이 형성되면서 요크(20)는 수평 방향으로 진동 운동을 하게 된다. Fig. 3(a) is a schematic diagram of a haptic actuator according to the second embodiment of the present invention, and Fig. 3(b) is a schematic diagram showing the core 40 of the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3(a) or 3(b) , in the haptic actuator according to the second embodiment of the present invention, a magnet is directly attached to the core 40 instead of the submagnet 70 . That is, the first core magnet 80a is attached to the upper part of the core 40, and the second core magnet 80b is attached to the lower part of the core 40. The surface facing the outside of (80b) has the same polarity of the magnetic field, and the polarity of the magnetic field of the upper driving magnet (60a) and the lower driving magnet (60b) is opposite to each other. When the core magnet 80 is directly attached to the core 40, the core 40 obtains a magnetic field generated from the core magnet 80 as well as a magnetic field generated by the coil 50, and thus the upper driving magnet 60a and Due to the lower driving magnet 60b, a larger magnetic field is generated and a larger driving force is issued, and the yoke 20 performs a horizontal vibration movement at a higher speed. The polarity of the magnetic field of the core magnet 80 should be opposite to that of the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b. The polarity of the magnetic field of the surface of the upper driving magnet 60a facing the core 40 is N pole, and the polarity of the magnetic field of the surface of the first core magnet 80a facing the upper driving magnet 60a is S In this case, an attractive force acts between the upper drive magnet 60a and the first core magnet 80a. In addition, the polarity of the magnetic field on the surface of the lower driving magnet 60b facing the core 40 is N pole, and the polarity of the magnetic field on the surface facing the lower driving magnet 60b of the second core magnet 80b. is an S pole, and an attractive force acts between the lower driving magnet 60b and the second core magnet 80b. In this way, between the core magnet 80, the upper driving magnet 60a, and the lower driving magnet 60b, when the current flows through the coil 50 while changing direction at regular intervals, the core 40 and the upper driving magnet 60a And while a greater driving force is formed between the lower driving magnet 60b, the yoke 20 vibrates in the horizontal direction.

도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시형태에 의해 햅틱 액추에이터는 서브마그넷(70)을 구비하지 않고, 코어(40)를 이등분하여 전류의 방향을 다르게 흐르게 하고 상부 구동용 마그넷(60a) 및 하부 구동용 마그넷(60b)은 각각 극성이 다른 두 개의 자석을 연결할 수 있고, 또는 하나의 자석에 서로 다른 극성을 갖도록 제작할 수 있다. 즉, 코어(40)의 중심을 기준으로 요크(20)의 공간을 이등분하여, 일측을 제1 영역, 타측을 제2 영역이라 하면, 제1 영역에 감기는 제1 코일(50a)과 제2 영역에 감기는 제2 코일(50b)에 흐르는 전류는 서로 반대 방향이다. 예를 들어, 제1 코일(50a)에 코일을 감는 방향과 제2 코일(50b)에 코일을 감는 방향을 서로 다르게 하여 제1 영역에 감기는 제1 코일(50a)과 제2 영역에 감기는 제2 코일(50b)에 흐르는 전류는 서로 반대 방향으로 제어할 수 있다. 4 is a schematic diagram of a haptic actuator according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, according to the third embodiment of the present invention, the haptic actuator does not include the sub-magnet 70, divides the core 40 into two halves so that current flows in different directions, and the upper driving magnet 60a and The lower driving magnet 60b may connect two magnets having different polarities, or may be manufactured to have different polarities in one magnet. That is, if the space of the yoke 20 is divided into two halves based on the center of the core 40, and one side is the first area and the other side is the second area, the first coil 50a and the second area are wound around the first area. The currents flowing in the second coil 50b wound around the region are in opposite directions. For example, the winding direction of the coil around the first coil 50a and the direction of winding the coil around the second coil 50b are different, so that the first coil 50a wound around the first region and the winding direction around the second region The currents flowing through the second coil 50b can be controlled in opposite directions.

또한, 상부 구동용 마그넷(60a)에는 서로 반대되는 극성의 제1 상부 구동용 마그넷(61a) 및 제2 상부 구동용 마그넷(61b)이 연결되며, 제1 상부 구동용 마그넷(61a)은 제1 영역에 위치하고 제2 상부 구동용 마그넷(61b)은 제2 영역에 위치한다. 제1 영역 및 제2 영역의 자장의 극성은 반대가 되어야 하기 때문에 제1 상부 구동용 마그넷(61a)과 제2 상부 구동용 마그넷(61b)의 자장의 극성은 반대가 되어야 한다. 제1 상부 구동용 마그넷(61a)의 코어(40)와 대향하는 면의 자장의 극성은 N극이고, 제2 상부 구동용 마그넷(61b)의 코어(40)와 대향하는 면의 자장의 극성은 S극일 수 있다. 또한, 하부 구동용 마그넷(60b)에는 서로 반대되는 극성의 제1 하부 구동용 마그넷(62a) 및 제2 하부 구동용 마그넷(62b)이 연결되며, 제1 하부 구동용 마그넷(62a)은 제1 영역에 위치하고 제2 하부 구동용 마그넷(62b)은 제2 영역에 위치한다. 제1 하부 구동용 마그넷(62a)의 코어(40)와 대향하는 면의 자장의 극성은 N극이고, 제2 하부 구동용 마그넷(62b)의 코어(40)와 대향하는 면의 자장의 극성은 S극일 수 있다. 제1 상부 구동용 마그넷(61a) 및 제1 하부 구동용 마그넷(62a)은 코어(40)와 대향하는 면이 서로 같은 자장의 극성을 가지도록 배치되며, 제2 상부 구동용 마그넷(61b) 및 제2 하부 구동용 마그넷(62b)은 코어(40)와 대향하는 면이 서로 같은 자장의 극성을 가지도록 배치되고 제1 상부 구동용 마그넷(61a) 및 제1 하부 구동용 마그넷(62a)의 자장의 극성과는 서로 반대되는 극성이다. 상기와 같이 상부 구동용 마그넷(60a)과 하부 구동용 마그넷(60b)을 극이 다른 2개의 자석을 맞붙이게 되면, 할바흐 배열의 원리의 변형으로 자석의 자력이 강해지는 효과가 있다. In addition, a first upper driving magnet 61a and a second upper driving magnet 61b having opposite polarities are connected to the upper driving magnet 60a, and the first upper driving magnet 61a has a first upper driving magnet 61a. located in the second region and the second upper driving magnet 61b is located in the second region. Since the polarities of the magnetic fields of the first region and the second region must be opposite, the polarities of the magnetic fields of the first upper driving magnet 61a and the second upper driving magnet 61b must be opposite. The polarity of the magnetic field on the surface facing the core 40 of the first upper driving magnet 61a is N pole, and the polarity of the magnetic field on the surface facing the core 40 of the second upper driving magnet 61b is It may be an S pole. In addition, a first lower driving magnet 62a and a second lower driving magnet 62b having opposite polarities are connected to the lower driving magnet 60b, and the first lower driving magnet 62a has a first lower driving magnet 62a. Located in the second region, the second lower driving magnet 62b is located in the second region. The polarity of the magnetic field on the surface of the first lower driving magnet 62a facing the core 40 is N pole, and the polarity of the magnetic field on the surface facing the core 40 of the second lower driving magnet 62b is It may be an S pole. The first upper driving magnet 61a and the first lower driving magnet 62a are disposed so that surfaces facing the core 40 have the same magnetic field polarity, and the second upper driving magnet 61b and The second lower driving magnet 62b is disposed so that the surface facing the core 40 has the same magnetic polarity, and the magnetic fields of the first upper driving magnet 61a and the first lower driving magnet 62a. is the opposite polarity of the polarity of As described above, when two magnets having different poles are attached to the upper driving magnet 60a and the lower driving magnet 60b, the magnetic force of the magnet is strengthened due to the modification of the principle of the Halbach arrangement.

제1 영역에서, 제1 코일(50a)에 전류가 일정한 주기로 전류의 방향이 바뀌면서 공급되면 제1 영역에 위치한 제1 상부 구동용 마그넷(61a)과 제1 하부 구동용 마그넷(62a)의 자장에 의해 제1 영역의 코어(40)가 영향을 받으면서, 제1 상부 구동용 마그넷(61a) 및 제1 하부 구동용 마그넷(62a)이 부착된 요크(20)가 수평으로 진동 운동을 하게 된다. 또한, 제2 영역에서, 제2 코일(50b)에 전류가 일정한 주기로 전류의 방향이 바뀌면서 제1 코일(50a)과는 반대되는 방향으로 공급되면 제1 영역에 위치한 제2 상부 구동용 마그넷(61b)과 제2 하부 구동용 마그넷(62b)의 자장에 의해 제2 영역의 코어(40)가 영향을 받으면서, 제2 상부 구동용 마그넷(61b) 및 제2 하부 구동용 마그넷(62b)이 부착된 요크(20)가 수평으로 진동 운동을 하게 된다. 상기와 같이 제1 영역과 제2 영역은 각각 반대되는 힘에 의해 영향을 받게되고, 이것은 요크(20)의 수평 진동 운동을 배가시키는 효과가 있다.In the first region, when current is supplied to the first coil 50a while changing its direction at regular intervals, the magnetic fields of the first upper driving magnet 61a and the first lower driving magnet 62a located in the first region While the core 40 of the first region is affected by the yoke 20 to which the first upper driving magnet 61a and the first lower driving magnet 62a are attached, vibrates horizontally. In addition, in the second region, when current is supplied to the second coil 50b in a direction opposite to that of the first coil 50a while changing its direction at regular intervals, the second upper driving magnet 61b located in the first region ) And the core 40 in the second area is affected by the magnetic field of the second lower driving magnet 62b, and the second upper driving magnet 61b and the second lower driving magnet 62b are attached. The yoke 20 vibrates horizontally. As described above, the first region and the second region are each affected by opposing forces, which has the effect of doubling the horizontal vibration motion of the yoke 20 .

도 5는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 햅틱 액추에이터의 상부 구동용 마그넷(60a') 및 하부 구동용 마그넷(60b')은, 중간은 얇고 측면으로 갈수록 두꺼워지는 오목렌즈의 형태일 수 있다. 상부 구동용 마그넷(60a') 및 하부 구동용 마그넷(60b')을 오목렌즈의 형태로 하면 자석의 자력이 자석면을 따라 일정하게 유지되는 효과가 있다. 도 6(a)는 자석면이 직선인 형태일 때의 자력을 나타내고, 도 6(b)는 자석면이 오목한 곡선의 형태일 때의 자력을 나타낸다. 도 6(a)를 참조하면, 자석이 직사각형의 모양으로 자석의 면이 직선일 때, 자석면을 따라 일측의 끝단에서 중심으로 갈수록 자장의 세기는 강해지고, 중심에서 타측의 끝단으로 갈수록 자장의 세기는 약해진다. 반면, 도 6(b)를 참조하면, 상부 구동용 마그넷(60a') 및 하부 구동용 마그넷(60b')은 오목렌즈의 형태일 때, 자석면을 따라 일측의 끝단에서 중심으로 갈 때 자장의 세기에 변화가 없고, 중심에서 타측의 끝단으로 갈 때 자장의 세기는 변화가 없이 일정하게 유지된다. 이와 같이 상부 구동용 마그넷(60a') 및 하부 구동용 마그넷(60b')을 오목렌즈의 형태로 만들면 코어(40)와 작용하는 자력의 세기가 자석면의 위치와 상관없이 일정하기 때문에 더 강한 자력으로 코어(40)에 영향을 줄 수 있어 요크(20)의 수평 진동 운동이 배가되는 장점이 있다.5 is a schematic diagram of a haptic actuator according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , the upper driving magnet 60a' and the lower driving magnet 60b' of the haptic actuator according to the present invention may have a shape of a concave lens having a thin middle and a thicker side. If the upper driving magnet 60a' and the lower driving magnet 60b' are formed in the form of a concave lens, the magnetic force of the magnet is maintained constant along the magnet surface. Figure 6 (a) shows the magnetic force when the magnet face is in the form of a straight line, Figure 6 (b) shows the magnetic force when the magnet face is in the form of a concave curve. Referring to FIG. 6 (a), when the magnet is rectangular and the magnet face is straight, the strength of the magnetic field increases from one end to the center along the magnet face, and the magnetic field strength increases from the center to the other end. The century is getting weaker. On the other hand, referring to FIG. 6(b), when the upper driving magnet 60a' and the lower driving magnet 60b' are in the form of a concave lens, the magnetic field when going from one end to the center along the magnet surface There is no change in intensity, and when going from the center to the other end, the intensity of the magnetic field remains constant without change. In this way, if the upper driving magnet 60a' and the lower driving magnet 60b' are made in the form of a concave lens, the strength of the magnetic force acting on the core 40 is constant regardless of the position of the magnet face, so that the magnetic force is stronger. There is an advantage in that the horizontal vibration movement of the yoke 20 is doubled because it can affect the core 40 as a result.

도 7은 본 발명의 제5 실시형태에 의한 햅틱 액추에이터의 개략도이다. 도 7을 참조하면, 제1 서브마그넷(70a') 및 제2 서브마그넷(70b')에 있어서, 상기 코어(40)의 양측면에 이격되어 위치하는 제1 서브마그넷(70a') 및 제2 서브마그넷(70b')은 중간은 얇고 측면으로 갈수록 두꺼워지는 오목렌즈의 형태일 수 있다. 본 발명의 제4 실시형태는 상부 구동용 마그넷(60a') 및 하부 구동용 마그넷(60b')은 오목렌즈의 형태인데, 본 발명의 제5 실시형태는 제3 실시형태에 추가하여 제1 서브마그넷(70a') 및 제2 서브마그넷(70b')은 오목렌즈의 형태이다. 상술한 바와 같이, 자석면이 오목렌즈의 형태이면, 자장의 세기가 일정하게 유지되기 때문에 제1 서브마그넷(70a') 및 제2 서브마그넷(70b')의 자석면을 따라 자장의 세기가 일정하게 유지되어 요크(20)의 수평 진동 운동의 세기와 속도가 더 커지는 효과가 있다.7 is a schematic diagram of a haptic actuator according to a fifth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7 , in the first submagnet 70a' and the second submagnet 70b', the first submagnet 70a' and the second submagnet 70a' and the second submagnet 70a' and the second submagnet 70a' are spaced apart from both sides of the core 40. The magnet 70b' may be in the form of a concave lens that is thin in the middle and thicker toward the side. In the fourth embodiment of the present invention, the upper driving magnet 60a' and the lower driving magnet 60b' are in the form of concave lenses. In addition to the third embodiment, the fifth embodiment of the present invention has a first sub The magnet 70a' and the second submagnet 70b' are in the form of concave lenses. As described above, if the magnet surface is in the form of a concave lens, the strength of the magnetic field is constant along the magnet surfaces of the first sub-magnet 70a' and the second sub-magnet 70b' because the strength of the magnetic field is maintained constant. This has the effect of increasing the intensity and speed of the horizontal vibration movement of the yoke 20.

상기에서 본 발명의 제1 실시형태 내지 제5 실시형태에 설명했지만, 본 발명은 여기에 제한되지 않고 각각의 실시형태를 조합하여 자석을 배치할 수 있다. 예를 들어, 제1 실시형태 내지 제5 실시형태의 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 자석을 배치할 수 있다. Although the first to fifth embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto and the magnets can be arranged by combining the respective embodiments. For example, a magnet can be disposed by combining any one or two or more of the first to fifth embodiments.

예를 들어, 제1 실시형태 내지 제5 실시형태를 전부 조합하여 자석을 배치할 수 있다. 본 발명의 햅틱 엑추에이터는 제1 실시형태의 제1 서브마그넷(70a), 제2 서브 마그넷(70b), 제2 실시형태인 제1 코어 마그넷(80a), 제2 코어 마그넷(80b), 제3 실시형태인 제1 상부 구동용 마그넷(61a)과 제1 하부 구동용 마그넷(62a), 제2 상부 구동용 마그넷(61b)과 제2 하부 구동용 마그넷(62b), 제4 실시형태인 오목렌즈의 형태의 상부 구동용 마그넷(60a') 및 하부 구동용 마그넷(60b'), 제5 실시형태인 오목렌즈의 형태의 제1 서브마그넷(70a') 및 제2 서브마그넷(70b')을 포함할 수 있다. For example, a magnet can be arranged by combining all of the first to fifth embodiments. The haptic actuator of the present invention includes the first sub-magnet 70a and the second sub-magnet 70b of the first embodiment, the first core magnet 80a and the second core magnet 80b of the second embodiment, and the third sub-magnet 70b of the second embodiment. The first upper driving magnet 61a and the first lower driving magnet 62a, the second upper driving magnet 61b and the second lower driving magnet 62b, and the concave lens according to the fourth embodiment. Including an upper driving magnet 60a' and a lower driving magnet 60b' in the form of a , and a first submagnet 70a' and a second submagnet 70b' in the form of a concave lens according to the fifth embodiment. can do.

본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in a variety of different forms, and those skilled in the art to which the present invention belongs can make other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that this can be implemented. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

10 : 케이스
20 : 요크
30 : 스프링
40 : 코어
50 : 코일
50a : 제1 코일
50b : 제2 코일
60a, 60a' : 상부 구동용 마그넷
60b, 60b' : 하부 구동용 마그넷
61a : 제1 상부 구동용 마그넷
61b: 제2 상부 구동용 마그넷
62a : 제1 하부 구동용 마그넷
62b : 제2 하부 구동용 마그넷
70 : 서브마그넷
70a, 70a' : 제1 서브마그넷
70b, 70b' : 제2 서브마그넷
80 : 코어 마그넷
80a : 제1 코어 마그넷
80b : 제2 코어 마그넷10 : case
20: York
30: spring
40: core
50: Coil
50a: first coil
50b: second coil
60a, 60a': Magnet for upper driving
60b, 60b': Magnet for lower driving
61a: first upper driving magnet
61b: second upper driving magnet
62a: magnet for driving the first lower part
62b: second lower driving magnet
70: submagnet
70a, 70a': first submagnet
70b, 70b': second submagnet
80: core magnet
80a: first core magnet
80b: second core magnet

Claims

case;
a yoke positioned inside the case;
A pair of springs connected to both sides of the yoke to fix the yoke to the case;
a core positioned at the center of the yoke and fixed to the bottom plate of the case;
a coil wound around the body of the core and through which current flows;
an upper drive magnet positioned spaced apart from the upper surface of the core and fixed to the yoke;
a lower drive magnet positioned apart from the lower surface of the core and fixed to the yoke;
a first submagnet spaced apart from one side of the core and fixed to the yoke;
A second submagnet spaced apart from the other side of the core and fixed to the yoke;
The upper driving magnet and the lower driving magnet are disposed so that surfaces facing the core have the same magnetic field polarity,
The first sub-magnet and the second sub-magnet are arranged so that opposing surfaces have the same magnetic field polarity, and the polarity of the magnetic field on the surface of the upper driving magnet and the lower driving magnet facing the core is different. are polar opposite to each other,
the core,
A first core magnet attached to an upper portion of the core;
A second core magnet attached to the lower portion of the core,
Surfaces facing the outside of the first core magnet and the second core magnet have the same magnetic field polarity, and polarities of the magnetic fields of the surfaces of the upper driving magnet and the lower driving magnet facing the core are opposite to each other. is the polarity of
If the space of the yoke is divided into two halves based on the center of the core, and one side is a first area and the other side is a second area, the winding direction of the coil of the first coil wound around the core of the first area and the second area The winding directions of the second coil wound on the core of are opposite to each other,
A first upper driving magnet and a second upper driving magnet having polarities of magnetic fields opposite to each other are connected to the upper driving magnet, and the first upper driving magnet is located in the first region and the second upper driving magnet is located in the first region. The magnet is located in the second region,
A first lower driving magnet and a second lower driving magnet having polarities of magnetic fields opposite to each other are connected to the lower driving magnet, the first lower driving magnet is located in the first region and the second lower driving magnet is located in the first region. The magnet is located in the second region,
The first upper driving magnet and the first lower driving magnet are disposed so that opposing surfaces have the same magnetic field polarity, and the second upper driving magnet and the second lower driving magnet have opposite surfaces to each other. A haptic actuator, characterized in that it is disposed to have the same magnetic field polarity and has a polarity opposite to that of the magnetic fields of the first upper driving magnet and the first lower driving magnet.

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