KR20150014608A - Piezo Actuator - Google Patents

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KR20150014608A
KR20150014608A KR1020130089977A KR20130089977A KR20150014608A KR 20150014608 A KR20150014608 A KR 20150014608A KR 1020130089977 A KR1020130089977 A KR 1020130089977A KR 20130089977 A KR20130089977 A KR 20130089977A KR 20150014608 A KR20150014608 A KR 20150014608A
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이인호
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Abstract

According to the present invention, provided is a piezo actuator which includes a power supply device that supplies power from the outside; a piezo that contracts or expands according to the polarity of a voltage applied through the power supply device; a vibration plate that is attached to the piezo and generates vibration by a bending motion according to the contraction and expansion of the piezo; and a weight which is arranged at both sides of the vibration plate to be connected and amplifies vibration generated by the vibration plate. The piezo actuator is thin, has superior drop performance, and generates substantial vibration.

Description

피에조 액추에이터 {Piezo Actuator}Piezo Actuator

본 발명은 피에조 액추에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개인 휴대 단말기나 태블릿PC, 게임기 또는 리모콘 등에 장착되어 진동하도록 설계되는 피에조 액추에이터에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a piezo actuator, and more particularly, to a piezoelectric actuator designed to be mounted on a personal portable terminal, a tablet PC, a game machine,

일반적으로 통신기기에서 반드시 필요한 기능 중의 하나가 착신기능이다. 이러한 착신기능으로 소리 또는 진동으로 알려주는 기능이 있다.In general, one of the functions necessary for a communication device is a receiving function. This incoming function has the function of notifying by sound or vibration.

이 중 진동기능은 스피커를 통해 멜로디나 벨이 외부로 전달되어 타인에게 피해를 입히지 않고자 하는 경우에 주로 사용되는데, 이러한 진동을 위해서는 소형의 액추에이터를 구동시켜, 그 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기가 진동 할 수 있도록 하는 것이 일반적이다. 또한, 최근에는 터치스크린을 장착한 스마트폰 및 태블릿 등의 보급이 늘어나면서, 진동기능은 단순한 착신기능을 넘어 가상의 터치감을 사용자에게 제공하는 기능이 요구되고 있다. 이와 같이 진동을 이용하여 가상의 터치감을 사용자에게 제공하는 기능을 구현하기 위하여 빠른 응답성과 고진동의 성능을 가진 피에조 액추에이터가 사용된다.또한, 스마트폰의 두께가 점차 얇아져 장착 높이가 낮은 액추에이터의 제공이 필요하다.The vibration function is mainly used when the melody or bell is transmitted to the outside through the speaker to prevent damage to the other person. For this vibration, a small actuator is driven so that the driving force is transmitted to the case of the device So that the device can vibrate. In recent years, as the spread of smart phones and tablets equipped with a touch screen is increasing, a vibration function has been required to provide a virtual touch feeling to a user beyond a simple incoming call function. In order to implement the function of providing the virtual touch feeling to the user by using the vibration, the piezo actuator having the quick response and the high vibration performance is used. Also, since the thickness of the smartphone becomes thinner, need.

종래의 피에조 액추에이터는 장착면에 수직 방향으로 진동하는 구조로 높이를 낮게 설계하는 데에 제약이 있어, 얇은 기기에 적용하기 어려우며, 장착면을 변경할 경우 내부 구성품의 무게 불균형으로 인하여 내구성에 문제가 발생할 수 있다.
Conventional piezo actuators have a structure that vibrates in a vertical direction on a mounting surface, and therefore, it is difficult to apply to a thin device because there is a restriction in designing a low height. When the mounting surface is changed, there is a problem in durability due to unbalance of internal components .

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 두께가 얇은 기기에 적용할 수 있도록 높이가 낮고 높은 진동력을 발생시키는 피에조 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator which is low in height and generates high vibration force so that it can be applied to a thin device.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 외부로부터 전원을 공급하여주는 전원공급장치,In order to achieve this object, a power supply device for supplying power from the outside,

상기 전원공급장치를 통하여 인가되는 전압의 극성에 따라 수축 또는 팽창이 이루어지는 피에조, 상기 피에조가 부착되고 상기 피에조의 수축 또는 팽창에 따른 벤딩 운동에 의해 진동을 발생시키는 진동판; 및 상기 진동판의 양 측면에 배치되어 연결되며 상기 진동판에 의해 발생되는 진동을 증폭시키는 웨이트를 포함한다. A diaphragm attached with the piezo and generating vibration by bending motion due to contraction or expansion of the piezo; And a weight connected to both sides of the diaphragm and connected to the diaphragm to amplify vibration generated by the diaphragm.

상기 웨이트는 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 한다. 또한And the weight is configured as an integral body. Also

상기 웨이트는 복수개로 진동판 양 측면에 마주보는 형태로 구성할 수도 있다.The weights may be formed in a plurality of opposed shapes on both sides of the diaphragm.

상기 웨이트는 텅스텐 등의 비중이 큰 재질로 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the weight is made of a material having a high specific gravity such as tungsten.

상기 웨이트는 황동 또는 철 등의 금속 재질로 구성할 수도 있다.The weight may be made of a metal such as brass or iron.

상기 전원공급장치는 하나 이상의 용접홀을 구비할 수 있다.
The power supply may include one or more welding holes.

본 발명의 특징 및 잇점들을 첨부 도면에 의거하여 다음의 상세한 설명으로 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다
The features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should be construed in accordance with the spirit and scope of the present invention, on the basis of the principle that a concept of a term can be properly defined to explain it in a normal and best manner. Should be interpreted as

본 발명에 따르면, 두께가 얇고 기구적인 안정성 및 낙하성능이 우수하며 큰 진동력을 발생시키는 피에조 액추에이터를 제공한다.
According to the present invention, there is provided a piezoelectric actuator which is thin, has excellent mechanical stability and falling performance, and generates a large vibration force.

도1 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 단면도
도2 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 분해사시도
도3 피에조 액추에이터의 진동방향을 나타낸 도면
도4 종래의 피에조 액추에이터의 단면도
도5 피에조 액추에이터의 웨이트의 실시 예를 나타내는 도면
도6 전원공급장치의 용접홀을 나타낸 도면1 is a cross-sectional view of a piezo actuator according to the present invention;
2 is an exploded perspective view of the piezo actuator according to the present invention.
3 is a view showing a vibration direction of the piezo actuator;
4 is a cross-sectional view of a conventional piezo actuator
5 is a view showing an embodiment of the weight of the piezo actuator;
6 is a view showing a welding hole of the power supply unit;

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 따른 피에조 액추에이터(100)의 단면도이고, 도2는 상기 피에조 액추에이터(100)의 분해사시도이다. 특히 도1은 평면(수평) 단면도을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 상기 피에조 액추에이터(100)는 외부로부터 전원을 공급하여주는 전원공급장치(170), 상기 전원공급장치(170)을 통해 전원 인가 시 수축 또는 팽창을 하며 변형하는 피에조(140), 상기 피에조(140)의 일측면에 고정되어 상기 피에조(140)의 변형에 의해 구부러지는 진동판(130), 상기 진동판(130)의 양측 끝단에 고정되어 좌우로 이동하는 웨이트(120), 상기 진동판(130)의 중앙부를 고정하는 지지축(190), 상기 지지축(190)을 고정하여주는 케이스2(160), 상기 케이스2(160)의 개방된 면을 밀폐하여주는 케이스1(110), 상기 케이스2(160) 및 상기 케이스1(110)과 상기 웨이트(120)의 접촉에 의한 충격을 완화시키는 댐핑부재(180)로 구성된다.Fig. 1 is a cross-sectional view of a piezo actuator 100 according to the present invention, and Fig. 2 is an exploded perspective view of the piezo actuator 100. Fig. In particular, Figure 1 shows a plan view (horizontal) section. As shown in the figure, the piezo actuator 100 includes a power supply unit 170 for supplying power from the outside, a piezo 140 for shrinking or expanding when power is applied through the power supply unit 170, A diaphragm 130 fixed on one side of the piezo 140 and bent by the deformation of the piezo 140, a weight 120 fixed to both ends of the diaphragm 130 to move left and right, A case 2 for fixing the support shaft 190; a case 1 for sealing the opened face of the case 2 160; 2 160 and a damping member 180 for relieving the impact caused by the contact of the case 1 110 and the weight 120.

상기 피에조(140)는 상기 전원공급장치(170)을 통해 외부로부터 교류전원이 인가되면, 전압에 따라 수축 또는 팽창을 하며 변형하여 진동을 발생시켜준다.When the AC power is supplied from the outside through the power supply unit 170, the piezo 140 is deformed by shrinking or expanding according to the voltage to generate vibration.

상기 진동판(130)은 상기 피에조(140)의 일측면에 본드에 의해 고정되어, 상기 피에조(140)의 변형에 의해 오목 또는 볼록하게 구부러질 수 있도록 유연성이 있는 금속 재질로 구성하는 것이 바람직하다.The diaphragm 130 is preferably made of a flexible metal material that is fixed to one side of the piezo 140 by a bond so that it can be bent concavely or convexly by deformation of the piezo 140. [

상기 웨이트(120)는 상기 피에조(140) 및 상기 진동판(130)이 오목 또는 볼록하게 구부러지며 동작할 때, 상기 진동판(130)의 양측 끝단에 결합되어 좌우로 이동하며 진동력을 높이게 된다. 상기 웨이트(120)는 텅스텐 등의 비중이 큰 재질로 구성하는 것이 바람직하며, 상기 웨이트(120)의 두께가 얇아 잘 깨지는 경우에는 황동 또는 철 등의 금속 재질로 구성하여 충격 등에 대한 내구성을 증대시킬 수도 있다.The weight 120 is coupled to both ends of the diaphragm 130 when the piezo 140 and the diaphragm 130 are bent or protruded to move left and right to increase the vibration power. The weight 120 is preferably made of a material having a high specific gravity such as tungsten. When the thickness of the weight 120 is thin, the weight 120 is made of a metal such as brass or iron to increase durability against impact It is possible.

상기 지지축(190)은 상기 케이스2(160)와 일체로 구성할 수도 있고, 별도의 기구물로 구성하여 본딩, 용접, 코깅 등의 방법으로 상기 케이스2(160)와 결합하여 구성할 수도 있다.The support shaft 190 may be integrally formed with the case 2 160 or may be constituted by a separate mechanism and combined with the case 2 160 by bonding, welding, cogging or the like.

상기 웨이트(120)의 마주보는 상기 케이스1(110) 또는 상기 케이스2(160) 면에 상기 댐핑부재(180)가 설치되어, 상기 웨이트(120)가 진동할 때 상기 케이스1(110) 또는 상기 케이스2(160)에 직접 충돌하여 발생하는 충격을 감소시켜 상기 피에조 액추에이터(100)가 구동할 때 발생하는 소음을 방지하여 주고, 내부의 기구물을 보호한다. 또한 상기 웨이트(120)의 구동변위를 제한하여 상기 피에조 액추에이터(100)의 진동력을 조정할 수 있다. 상기 댐핑부재(180)는 충격을 흡수할 수 있도록 실리콘, 우레탄 등의 부드러운 재질로 구성하는 것이 바람직하다.The damping member 180 is provided on the surface of the case 1 110 or the case 2 160 facing the weight 120 so that when the weight 120 vibrates, The impact generated by direct collision with the case 2 160 is reduced to prevent noise generated when the piezoelectric actuator 100 is driven, and the internal structure is protected. Further, the driving force of the weight actuator 120 can be controlled to adjust the vibration force of the piezo actuator 100. [ The damping member 180 is preferably made of a soft material such as silicon or urethane so as to absorb shock.

특히 액추에이터가 얇고 고진동의 특성을 나타내기 위해서는 진동 변위의 크기와 무게가 커져야 한다. 본 고안에서는 상기 웨이트(120)의 무게를 증가시키기 위해 복수 개의 웨이트를 형성하였으며 상기 진동판(130)의 양 측면에 대칭으로 배치함으로써 무게의 균형을 잡고 기구적인 안정성을 높였다.
Particularly, in order for the actuator to be thin and exhibit high vibration characteristics, the size and weight of the vibration displacement must be large. In the present invention, a plurality of weights are formed to increase the weight of the weight 120, and the weight is disposed symmetrically on both sides of the diaphragm 130, thereby balancing the weight and improving the mechanical stability.

도3은 본 발명에 따른 피에조 액추에이터(100)와 종래의 피에조 액추에이터(200)의 진동 방향을 도시한 것이며, 도4는 종래의 피에조 액추에이터(200)를 도시한 것이다. 도3에서 도시한 것과 같이 본 발명에 따른 피에조 액추에이터(100)는 액추에이터 장착면(300)과 평행한 방향으로 진동을 하며, 종래의 피에조 액추에이터(200)는 액추에이터 장착면(300)에 수직 방향으로 진동을 한다. 도4에서 도시한 것과 같이 종래의 피에조 액추에이터(200)는 웨이트(120)가 진동판(140)의 일측면에 고정되어 액추에이터 장착면(300)과 평행한 방향으로 진동하기 위하여 종래의 피에조 액추에이터(200)의 장착방향을 변경할 경우, 상기 웨이트(120)가 상기 진동판(140)의 편측으로 구성되어 무게 불균형에 의한 틀어짐이 발생하여 내구성이 감소된다. 또한 도1에서 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 피에조 액추에이터(100)에서는 진동판(140)의 끝단을 웨이트(120)가 감싸는 형태로 구성되어, 진동판(140)의 일측면에 웨이트(120)가 고정되는 종래의 피에조 액추에이터(200)보다 내구성이 증대된다. 본 발명의 경우에는 액추에이터의 두께가 상기 피에조(140) 및 상기 진동판(130)의 폭과 상기 케이스(110,160)의 두께에 의해 죄우되며 상기 웨이트(120)의 크기와 진동 폭과는 상관없이 설계 가능하다. 즉 필요에 따라 얇은 두께의 제품에서 높은 진동을 나타내는 액추에이터 설계가 가능하다.FIG. 3 shows a vibration direction of the piezoelectric actuator 100 according to the present invention and a conventional piezoelectric actuator 200, and FIG. 4 shows a conventional piezoelectric actuator 200. 3, the piezo actuator 100 according to the present invention vibrates in a direction parallel to the actuator mounting surface 300, and the conventional piezo actuator 200 vibrates in a direction perpendicular to the actuator mounting surface 300 Vibration. 4, the conventional piezoelectric actuator 200 includes a conventional piezoelectric actuator 200 (see FIG. 4) in which the weight 120 is fixed to one side of the diaphragm 140 and vibrates in a direction parallel to the actuator mounting surface 300, The weight 120 is formed on one side of the diaphragm 140 so that the weight 120 is deformed due to the unbalance of the weight, thereby reducing the durability. 1, in the piezoelectric actuator 100 according to the present invention, the end of the diaphragm 140 is configured so as to surround the weight 120, and the weight 120 is fixed to one side of the diaphragm 140 The durability of the conventional piezo actuator 200 is increased. In the case of the present invention, the thickness of the actuator is limited by the width of the piezo 140 and the diaphragm 130 and the thickness of the case 110, 160, and design can be made irrespective of the size and vibration width of the weight 120 Do. That is, it is possible to design an actuator that exhibits high vibration in a thin-walled product if necessary.

그리고 액추에이터가 사용되는 환경에 따라서는 도 1 또는 도 3의 본 발명과 같이 수평으로 장착하지 않고 수직으로 세워서 사용할 수도 있다. 이때는 얇은 두께의 효과는 감소된다.
Also, depending on the environment in which the actuator is used, it may be used vertically without mounting horizontally as in the present invention shown in FIG. 1 or FIG. At this time, the effect of thin thickness is reduced.

도5는 본 발명에 의한 피에조 액추에이터(100)의 웨이트(120)의 실시예를 나타낸 것이다. 도5(a)에 도시한 바와 같이 상기 웨이트(120)는 일체형으로 구성할 수도 있고, 도5(b)에 도시한 바와 같이 상기 웨이트(120)는 복수개로하여 진동판(140)의 양 측면에 마주보고 구성할 수도 있다. 상기 진동판(140)의 양 측면에 상기 웨이트(120)가 배치되어 상기 피에조 액추에이터(100) 내부의 무게 균형이 이루어져 외부 충격 등에 대하여 상기 진동판(140)의 일측면에 힘이 무리하게 걸리는 것을 방지함으로써, 상기 진동판(140)의 변형이나 기구적인 틀어짐이 없으며 스프링 상수 값도 변화되지 않도록 함으로써 공진주파수의 변동이 없이 상기 피에조 액추에이터(100)가 안정적으로 동작할 수 있도록 하였다. Fig. 5 shows an embodiment of the weight 120 of the piezo actuator 100 according to the present invention. As shown in Fig. 5 (a), the weight 120 may be integrally formed, and a plurality of weights 120 may be provided on both sides of the diaphragm 140, as shown in Fig. 5 (b) It can also be configured to face each other. The weights 120 are disposed on both sides of the diaphragm 140 to balance the weight of the inside of the piezoelectric actuator 100 to prevent force from being applied to one side of the diaphragm 140 against an external impact or the like , The diaphragm (140) is not deformed or mechanically deformed, and the spring constant value is not changed, so that the piezo actuator (100) can operate stably without fluctuation of the resonance frequency.

특히 상기 웨이트 (120)를 일체형으로 형성할 경우 제조 및 조립 공정이 간단해지며, 일반적으로는 텅스텐 성분이 포함된 고 비중의 재질을 사용하나 상기 웨이트(120)의 형상이 작고 강한 내구성을 요구하는 경우에는 철이나 황동 등의 잘 깨지지 않고 변형이 작은 금속성 재질로 만드는 경우도 있다.
Particularly, when the weight 120 is integrally formed, the manufacturing and assembling process is simplified. In general, a material having a high specific gravity including tungsten is used, but the shape of the weight 120 is small and requires high durability In some cases, it may be made of a metal material that is not easily cracked or deformed, such as iron or brass.

도6은 본 발명에 의한 피에조 액추에이터(100)의 전원공급장치(170)의 단자부(210)의 실시예를 도시한 것이다. 상기 단자부(210)에 하나 이상의 용접홀(220)을 구비하여 용접시 솔더(230)가 상기 용접홀(220)의 공간에 배치되어 상기 단자부(210)의 상면으로 상기 솔더(230)가 돌출되지 않도록 하여줄 수 있으며, 상기 전원공급장치(170)가 상기 피에조(130)에 견고하게 용접되는 효과가 있다.
6 shows an embodiment of the terminal portion 210 of the power supply device 170 of the piezoelectric actuator 100 according to the present invention. The solder 230 is disposed in the space of the welding hole 220 and the solder 230 protrudes from the upper surface of the terminal portion 210 And the power supply device 170 is firmly welded to the piezo 130. FIG.

이상 본 발명은 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 피에조 액츄에이터에 한정되지않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 명확해질 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is obvious that the present invention can be modified or improved by those skilled in the art. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 피에조 액추에이터
110 : 케이스1 120 : 웨이트
130 : 진동판 140 : 피에조
160 : 케이스2 170 : 전원공급장치
180 : 댐핑부재 190 : 지지축
200 : 종래의 피에조 액추에이터 210 : 단자부
220 : 용접홀 230 : 솔더
300 : 액추에이터 장착면100: Piezo actuator
110: Case 1 120: Weight
130: diaphragm 140: piezo
160: Case 2 170: Power supply
180: damping member 190: support shaft
200: conventional piezo actuator 210: terminal portion
220: welding hole 230: solder
300: Actuator mounting face

Claims (6)

외부로부터 전원을 공급하여주는 전원공급장치,
상기 전원공급장치를 통하여 인가되는 전압의 극성에 따라 수축 또는 팽창이 이루어지는 피에조,
상기 피에조가 부착되고 상기 피에조의 수축 또는 팽창에 따른 벤딩 운동에 의해 진동을 발생시키는 진동판; 및
상기 진동판의 양 측면에 배치되어 연결되며 상기 진동판에 의해 발생되는 진동을 증폭시키는 웨이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 피에조 액추에이터
A power supply unit for supplying power from the outside,
A piezo-electric device that shrinks or expands according to a polarity of a voltage applied through the power supply device,
A diaphragm to which the piezo is attached and which generates vibration by bending motion due to contraction or expansion of the piezo; And
And a weight disposed on both sides of the diaphragm and connected to the diaphragm to amplify vibration generated by the diaphragm.
제1 항에 있어서,
상기 웨이트는 상기 진동판의 양 측면에 배치되되 일체형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 피에조 액추에이터
The method according to claim 1,
Characterized in that the weight is formed on both sides of the diaphragm and integrally formed with the diaphragm.
제1 항에 있어서,
상기 웨이트는 복수개로 진동판 양 측면에 마주보는 형태로 구성하는 것을 특징으로 하는 피에조 액추에이터
The method according to claim 1,
Characterized in that a plurality of weights are formed on opposite sides of the diaphragm
제1 항에 있어서,
상기 웨이트는 텅스텐 등의 비중이 큰 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 피에조 액추에이터
The method according to claim 1,
Characterized in that the weight is made of a material having a high specific gravity such as tungsten.
제1 항에 있어서,
상기 웨이트는 황동 또는 철 등의 금속 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 피에조 액추에이터
The method according to claim 1,
Characterized in that the weight is made of a metal material such as brass or iron.
제1 항에 있어서,
상기 전원공급장치는 하나 이상의 용접홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 피에조 액추에이터

The method according to claim 1,
Characterized in that the power supply comprises at least one welding hole. ≪ RTI ID = 0.0 >

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