KR20200024922A - 진동 촉각 액추에이터 - Google Patents

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KR20200024922A
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빈센트 하이워드
피에르 코모트
라팔 피즈위스키
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액트로니카 에스아에스
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Abstract

본 발명은 진동 촉각 액추에이터(100)에 대한 것으로서, 상기 진동 촉각 액추에이터는: 평면(PB)에서 인접하게 위치되고, 평평한 전자석 코일 네트워크(120), 여기서, 상기 코일 네트워크는, 코일 네트워크를 가로지르는 전류의 영향으로, 라플라스 힘을 발생시킬 수 있음; 상기 코일 네트워크의 평면에 평행한 평면(PA)에서 선형으로 조립된 영구자석 네트워크(110), 여기서, 상기 자석 네트워크(110)는 코일 네트워크(120)를 향해 정렬된 자기장 라인을 발생시키는 할바흐 배열을 형성하며, 전류 라인들 사이의 전자기적 상호작용은 코일 네트워크를 가로지르며, 자기장 라인은, 상기 라플라스 힘에 의해, 코일 네트워크(120)와 자석 네트워크(110) 사이에서 상대적 병진 운동을 야기함; 및 상기 코일 네트워크와 자석 네트워크 사이의 상대적 병진 운동으로부터 촉감 진동을 발생시키기 위한 탄성 안내 수단(140);을 포함한다.

Description

진동 촉각 액추에이터
본 발명은 전기 회로와 상호 작용하는 할바흐 배열(Halbach array)로 야기된 움직임으로부터 발생될 수 있는 진동을 가능하게 하는 진동 촉각 액추에이터에 대한 것이다.
본 발명은 진동 촉각 자극을 이용하여 촉각을 재현하기 위해 의도된 촉각 인터페이스(haptic interfaces) 분야, 일반적으로, 예를 들어, 시뮬레이터 또는 증강현실 분야와 같은 진동이 감각을 유발하는 모든 분야에서의 응용될 수 있다.
오늘날 촉각 수단에 의해 데이터를 인간에게 전달하기 위해 진동 촉각 액추에이터를 사용하는 것으로 알려져 있다. 이러한 진동 촉각 액추에이터는 기계(예를 들어, 모바일폰 또는 컴퓨터)에 의해 발생된 전기 신호를 터치의 감각에 의해 감지될 수 있는 진동 신호로 변환한다.
모바일폰은 진동 촉각 액추에이터가 장착된 장치의 예시로 잘 알려져 있다. 이러한 예시에서, 진동 촉각 액추에이터는 일반적으로 전기 모터에 의해 회전하게 만드는 편심 질량을 포함하며, 그 움직임에 의해 이러한 질량은 각도 모멘텀의 보존의 원리에 의해 진동을 발생하며, 이는 예를 들어 전화 통신 또는 메세지의 수신 정보를 사용자에게 알려준다.
알려진 진동 촉각 액추에이터의 다른 예시는, 손가락을 미끄러뜨려서 스크린 상에 포인터를 지향시킬 수 있는, 특정 터치패드에 사용되는 것이다. 일반적으로, 터치패드에서, 포인터의 움직임은 손가락의 근접과 관련하여 약한 전류를 변화시킴으로써 얻어지며, 이는 본질적으로 쉽게 검출 가능한 유전적 특성을 갖는다. 이러한 전기 변화는 또한 짧은 진동에 의해, 마우스의 버튼과 같은 기계적 버튼의 "클릭"이 자극되게 할 수 있다. 이러한 터치패드는, 특히 "The tactile touchpad" (In CHI'97 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems, pp. 309-310, ACM, 1997)에서 MacKenzie, I. Scott, 및 Aleks Oniszczak에 의해 설명되어 있다.
그러나, 이러한 진동 촉각 액추에이터는 상대적으로 두꺼울뿐만 아니라, 일반적으로 단일 주파수(mono-frequential)이다. 그러므로, 이는 회전 속도와 이에 따른 진동 주파수와 관련이 없는 진동 진폭으로 진동을 생성할 수 있으며, 사용자에 대해 독특한 느낌을 줄 수 있다. 진동 촉각 액추에이터의 다른 패밀리는 질량-스프링 시스템의 공진 현상에 기반하며, 따라서, 동일한 단점을 갖는다. 다시 말해서, 사용자가 진동을 느끼지만, 모든 진동은 동일하게 인식된다. 그러므로, 이러한 알려진 진동 촉각 액추에이터는 터치 감각의 풍부한 감각을 재현하고자하는 촉각 적용에서 이용될 수 없다.
게다가, 병진 운동을 발생시키기 위해, 기계적으로, 전기 역학적 리니어 모터(electrodynamic linear motors)를 사용하는 것이 알려져 있다. 이러한 리니어 모터 중, 문서 US2014/0346901에 설명된 것은 상대적으로 얇은 구조를 제공한다. 도 1a 및 1b에 도시한 바와 같이, 이러한 리니어 모터(10, linear motor)는 교류 극성을 가진 복수의 정렬된 자석(11a, 11b)을 포함하는 자석 네트워크(11)를 포함한다. 자석 네트워크(11)의 이러한 구조는 자석 네트워크(11)의 평면에 대해 대략 직교하는, 상기 네트워크에 의해 발생된, 자기장 라인의 집중을 가능하게 한다. 이러한 리니어 모터(10)는 또한 평평하고 사각형인, 전기자석 코일의 제1 및 제2 조립체(12, 13)를 포함한다. 코일 조립체(12, 13)는 각각 자석 네트워크(11)의 평면에 평행한 평면에, 상기 자석 네트워크(11)의 양 측면에 위치된다. 이러한 방식으로, 이들을 가로지르는 전류의 영향으로, 코일 조립체(12, 13)는 코일 조립체의 각 평면과 자석 네트워크의 평면 사이에 수평 라플라스 힘(Laplace force)을 생성한다. 이러한 라플라스 힘의 영향은 자석 네트워크(11)에 대해 코일 조립체(12, 13)를 이동시키고, 그 반대로, 코일 조립체에 대해 자석 네트워크를 이동시켜, 병진 운동을 야기한다. 이러한 리니어 모터의 가장 잘 알려진 적용 중 하나는 코일 조립체와 자석 네트워크 사이의 연속하는 상대적 움직임이 레일을 따라 열차를 이동시키는, 자기부상열차이다.
리니어 모터에서 자석의 특정 구성은 자석 네트워크의 평면의 한 측면에서만 자기장 라인을 안내하는 것을 특징으로 한다. 할바흐 배열이라고 불리는, 자석의 이러한 구성은 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 자기장 라인의 경로의 기하형상의 대칭을 방해하도록 자석을 위치시키는 것으로 구성된다. 이를 달성하기 위해, 자석은 인접한 자석의 극성(polarisation)이 상이하도록 배열된다. 예를 들어, 2개의 인접하는 자석의 극성은, 상기 극성 방향의 차이의 각도는 45도 정도인, 도 2a-2b의 예시에서와 같이, 90°(도)이하의 각도 또는 직교 방향으로 배열될 수 있다. 극성들 사이의 각도가 더 작을수록, 자기장 라인의 분산이 적어지며, 이는 동일한 전류에 대해, 더 큰 상대적 병진 운동을 하게 한다.
공지된 진동 촉각 액추에이터의 두께 및 진동의 단일 수준에 대해 전술한 문제에 대응하기 위해, 본 발명은 리니어 모터에 의해 야기된 병진 운동이 슬라이딩 또는 탄성 안내 수단에 의해 촉감 진동으로 변환되는 할바흐 배열을 가진 리니어 모터를 포함하는 진동 촉각 액추에이터를 제안한다.
제1 측면에 따라, 본 발명은 진동 촉각 액추에이터에 대한 것으로서, 상기 진동 촉각 액추에이터는:
- 평면에서 인접하게 위치되고, 2개의 병렬 코일(juxtaposed coils)의 인접한 세그먼트에서, 한 쌍에서 다음 쌍으로 교대하는 공통 방향으로, 전류가 흐르도록 배열된 평평한 전자석 코일 네트워크, 여기서, 상기 코일 네트워크는, 코일 네트워크를 가로지르는 전류의 영향으로, 라플라스 힘을 발생시킬 수 있음;
- 상기 코일 네트워크의 평면에 평행한 평면에서 선형으로(in linear fashion) 조립된 영구자석 네트워크, 여기서, 이들의 극성은 상이한 방향으로 정렬되고, 상기 자석 네트워크는 코일 네트워크를 향해 정렬된 자기장 라인(magnetic field lines)을 발생시키는 할바흐 배열을 형성하며, 전류 라인들 사이의 전자기적 상호작용은 코일 네트워크를 가로지르며, 자기장 라인은, 라플라스 힘에 의해, 코일 네트워크와 자석 네트워크 사이에서 상대적 병진 운동을 야기함; 및
- 코일 네트워크와 자석 네트워크 사이의 상대적 병진 운동으로부터 촉감 진동을 발생시키기 위한 탄성 안내 수단;을 포함한다.
이러한 진동 촉각 액추에이터는 사람의 터치 감각을 재현할 수 있는 넓은 범위의 진동의 진폭 및 주파수를 발생시킬 수 있는 넓은 대역폭을 갖는 장점을 갖는다. 이러한 액추에이터는 또한 얇다는 장점이 있으며, 이는 모든 종류의 장치에 도입될 수 있다는 것을 의미한다.
제2 측면에 따라서, 본 발명은 진동 촉각 액추에이터에 대한 것으로서, 상기 진동 촉각 액추에이터는:
- 평면에서 인접하지 않게 위치하고 전류가 각각의 코일에서 동일한 방향으로 흐르도록 배열된 평평한 전자석 코일 네트워크, 여기서, 상기 코일 네트워크는 상기 코일 네트워크를 가로지르는 전류의 영향으로, 라플라스 힘을 발생시킬 수 있음;
- 상기 코일 네트워크의 평면에 평행한 평면에서 선형으로 조립된 영구자석 네트워크, 여기서, 이들의 극성은 상이한 방향으로 정렬되고, 상기 자석 네트워크는 코일 네트워크(120)를 향해 정렬된 자기장 라인을 발생시키는 할바흐 배열을 형성하고, 전류 라인들 사이의 전자기 상호작용이 코일 네트워크를 가로지르고, 상기 자기장 라인은, 라플라스 힘에 의해, 코일 네트워크와 자석 네트워크 사이에 상대적 병진 운동을 야기함; 및
- 코일 네트워크와 자석 네트워크 사이의 상대적 병진 운동으로부터 촉각 진동을 발생시키기 위한 탄성 안내 수단;을 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 하나 이상의 측면에 따른 진동 촉각 액추에이터는 다음 특징들 중 하나 이상을 가질 수 있다:
- 상기 진동 촉각 액추에이터는 코일 네트워크와 자석 네트워크가 설치되는 프레임을 포함한다.
- 상기 탄성 안내 수단은 프레임과 코일 네트워크와 자석 네트워크 중 하나 사이에서 적어도 부분적으로 설치된다.
- 상기 탄성 안내 수단은 상기 코일 네트워크의 평면에서 길이방향으로 설치된다.
- 상기 탄성 안내 수단은 상기 자석 네트워크의 평면에서 길이방향으로 설치된다.
- 상기 탄성 안내 수단은 적어도 2개의 안내 및 복귀 요소를 포함하고, 이들 각각은 코일 네트워크 또는 자석 네트워크의 일측 단부에 설치된다.
- 상기 안내 및 복귀 요소는 탄성 재질로 만들어지며, 이들의 재질 및 기하형상은 거의 10 Hz 내지 10 kHz 사이의 대역폭으로 이어진다.
- 각각의 안내 및 복귀 요소는 얇은 S-형 블래이드를 포함한다.
- 각각의 안내 및 복귀 요소는 얇은 X-형 블래이드를 포함한다.
- 각각의 안내 및 복귀 요소는 코일 네트워크 또는 자석 네트워크의 측면에 측면으로 설치된 직사각형 루프 같은 형태의 얇은 블래이드를 포함한다.
- 상기 안내 및 복귀 요소는, 선택적으로, 자석 네트워크 및 코일 네트워크에 수직인 방향으로 상대적 병진 운동을 제한할 수 있는 방해 수단(impeding means)을 포함한다.
- 상기 얇은 블래이드(fine blade)는 전기적으로 전도체이며 코일 네트워크에 전력을 공급한다.
- 상기 안내 및 복귀 요소는 프레임 내에 길이방향으로 접착된 안내 레일 상에서 미끄러지게 설치된다.
- 상기 안내 및 복귀 요소는 볼을 포함할 수 있는 궤도를 포함하고, 이는 롤링에 의해 병진 운동 안내를 하게 한다.
- 코일 네트워크의 각각의 코일은 인쇄된 회로에서 에칭된(etched) 트랙(track)을 포함한다.
- 코일 네트워크의 각각의 코일은 권선 도체 스트립(wound conductor strip)을 포함한다.
- 코일 네트워크의 각각의 코일은 평평한 턴(turn)의 적층(stack)으로 구성된다.
설명의 나머지 부분에서, 본 발명에 따른 액츄에이터의 상이한 요소들의 위치는 직교 좌표계(XYZ)로 정의될 것이며, 여기서 축 (X)는 액추에이터의 길이방향을 정의하고, 축 (Y)는 횡방향 및 축 (Z)는 수직 방향을 정의한다. 자석 네트워크의 평면 (PA) 및 코일 네트워크의 (PB)는 평행한 평면이며, 좌표 시스템 (XYZ)의 평면 XY에 정의되어 있다.
본 발명의 다른 장점 및 특징들은 도면으로 도시된 설명을 읽음으로써 명백할 것이다.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 리니어 모터의 사시도 및 분해도를 나타낸다.
도 2a 및 2b는 할바흐 배열의 사시도를 나타내고, 이와 함께 이러한 배열에 의해 발생된 자기장 라인을 나타낸다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 진동 촉각 액추에이터의 2개의 구현예를 나타낸다.
도 4 내지 9는 본 발명에 따른 진동 촉각 액추에이터의 다양한 구현예를 나타낸다.
도 10a, 10b, 및 10c는 본 발명에 따른 진동 촉각 액추에이터의 코일 네트워크의 코일의 다양한 구현예를 나타낸다.
도 11a, 11b, 11c 및 11d는 수직 방향으로 장치의 성능이 향상될 수 있게 하는 다양한 구현예를 나타낸다.
도 12a-12b는 자석 네트워크가 이동 표면을 이동하게 하는 또 다른 구현예를 나타낸다.
리니어 모터에 의해 야기된 병진 운동이 촉각 진동으로 변환되는, 할바흐 배열을 가진 리니어 모터를 포함하는 진동 촉각 액추에이터의 하나의 구현예는 첨부된 예시를 참고하여, 다음에서 상세히 설명된다. 이러한 예시는 본 발명의 이점 및 특성을 예시한다. 그러나, 본 발명이 본 예시에 한정되지 않는 것을 알아야 한다.
도면에서, 동일한 요소는 동일한 참조로 식별된다. 도면의 가독성 향상을 위해, 표현된 요소들 사이의 상대적인 크기 스케일은 관찰되지 않는다.
도 3a는 본 발명의 특정 구현에 따른 진동 촉각 액추에이터를 나타낸다. 이러한 진동 촉각 액추에이터(100)는 코일 네트워크(120) 및 자석 네트워크(110)를 포함하며, 함께 선형 모터를 형성한다.
코일 네트워크(120)는 서로 길이방향으로 나란히 놓인 복수의 전자석 코일을 포함한다. 도 3a의 예시에서, 코일 네트워크는 참조번호 (121, 122, 123, 124)로서, 4개의 코일을 포함한다. 당업자는 코일의 수량이 예를 들어 리니어 모터의 치수 또는 코일의 치수에 따라, 그러나, 다음에서 자세히 설명할 것처럼, 액추에이터의 구성을 수정하지 않고, 변화할 수 있음을 이해할 것이다. 도면에서 보이지 않은 전력원(power source)에 의해 전력이 공급되는, 코일(121-124)은 선형 코일 네트워크를 형성하기 위해 서로 연결된다. 2개의 병령 배치된 코일의 인접한 세그먼트에서, 한 쌍에서 다음 쌍으로 번갈아 일어나는 공통의 방향으로 전류가 흐르도록 배열된다. 다시 말해서, 코일은 예를 들어, 제1 코일의 제1 세그먼트가 제2 코일의 제2 세그먼트에 인접할 때, 제1 코일(121)의 제1 세그먼트(121a) 및 제2 코일(122)의 제2 세그먼트(122a)의 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 배열된다. 따라서, 도 3a의 예시에서, 코일(121)의 세그먼트(121a)의 전류와 코일(122)의 세그먼트(122a)의 전류는 동일한 제1 방향으로 흐르며, 반면 코일(122)의 세그먼트(122b)의 전류와 코일(123)의 세그먼트(123b)의 전류는 제2의 동일한 방향으로 흐르고, 여기서, 이러한 제2 방향은 제1 방향에 반대 방향이다. 유사한 방식으로, 코일(122)의 세그먼트(122a)의 전류와 코일(124)의 세그먼트(124a)의 전류가 동일한 방향, 예를 들어, 제1 방향으로 흐른다.
도 3b에 도시된, 하나의 변형에 따라서, 코일 네트워크(120)는 서로 인접하지 않은 복수의 전자기 코일을 포함한다. 이러한 변형에서, 코일 네트워크(120)는 동일한 평면 내에 위치되지만 미리 정해진 거리만큼 서로 분리된 코일을 포함한다. 도 3b의 예시에서, 코일 네트워크(120)는 참조번호 (121', 123')의, 자석 네트워크(110)의 자석의 폭의 거리만큼 분리된 2개의 코일을 포함한다. 다시 말해서, 이러한 변형에서, 코일은 서로 인접하지 않으며, 그 방향이 하나의 코일에서 다음 코일로 동일한 전류에 의해 횡단된다. 도 3a의 변형과 마찬가지로, 코일의 수량은 리니어 모터의 치수 또는 코일의 치수에 따라, 그러나, 설명된 액추에이터의 구조를 수정하지 않고 변할 수 있다. 도면에서 보이지 않는 전력원에 의해 전력 공급되는 코일은 서로 연결되어 선형 코일 네트워크(120)를 형성한다. 이들은 전류가 각각의 코일에서 동일한 방향으로 흐르도록 배열된다. 다시 말해서, 코일은 예를 들어, 제1 코일의 제1 세그먼트가 제2 코일의 제2 세그먼트 옆에 있을 때 제1 코일(121')의 제1 세그먼트 및 제2 코일(122')의 제2 세그먼트(122')에서 반대 방향으로 전류가 흐르도록 배열된다.
문제의 변형과 관련없이(인접한 코일 또는 비-인접한 코일), 코일(121-124 또는 121-124')은 평평한 코일이며, 예를 들어, 동일한 제1 평면(PB)에 위치한, 사각형 형태의 코일이다. 코일(121-124)은 코일 네트워크(120)가 평평함을 보장하도록 평평한 브라켓(125)에 설치되고 부착될 수 있다. 이러한 브라켓(125)은 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, Acrylonitrile Butadiene Styrene) 또는 임의의 다른 사출 가능한 플라스틱과 같은 구조적 기능을 가진 절연 재료로 만들어진 플레이트일 수 있다.
설명을 단순화하기 위해, 코일들이 서로 인접한 코일 네트워크에 대해, 여러 개의 구현, 변형 및 예시가 설명될 것이며, 코일들이 서로 분리된 (즉, 인접하지 않은) 코일 네트워크에 대해 또한 설명될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
자석 네트워크(110)는 도 4에 나타낸 것처럼, 2개 이상의 상이한 방향으로 그 극성이 정렬된 복수의 평평한 영구자석을 포함하는 할바흐 배열이다. 예를 들어, 제1 자석(118)의 국성은 X방향으로 정렬될 수 있으며, 반면 (제1 자석에 인접한) 제2 자석(117)은 X방향 및 Y방향으로 90도의 각도를 형성하는 방향으로 정렬되고, (제2 자석과 인접한) 제3 자석(116)은 X 방향으로 정렬되고 반면 (제3 자석과 인접한) 제4 자석(115)은 X 방향 및 Y 방향으로 90도의 각도를 형성하는 방향으로 정렬된다. 이러한 할바흐 배열은 자석 네트워크에 의해 발생된 자기장(magnetic field)이 상기 네트워크의 동일한 면과 정렬되게 한다. 도 4의 예시에서, 할바흐 배열(110)은 상이한 극성의 4개의 방향을 가진, 다음에서 간단히 "자석"으로 불리는, 9개의 영구자석(111-119)을 포함한다. 당업자는 자석의 극성은 예를 들어, Y 방향 또는 -Y 방향으로, 그리고 XY 평면의 많은 상이한 방향으로 정렬될 수 있기 때문에, 자석의 수량 및 극성의 방향의 수가, 아래에 설명한 것처럼 액추에이터 구성을 변화시키지 않고, 변화할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 자석(111-119)은 연속으로 길이방향으로 배열되고, 예를 들어 접착, 매립 또는 프렛팅(fretting)에 의해 서로 조립된다. 이러한 자석(111-119)은 2개의 연속하는 자석이 상이한 정렬의 극성을 갖도록 위치된다. 도 4의 예시에서, 자석(111)의 극성은 X축에 대해 -90도 방향으로 정렬되고, 자석(112)의 극성은 X 축 반대 방향으로 정렬되며, 자석(113)의 극성은 X 축에 대해 90도 방향으로 정렬되며, 자석(114)의 극성은 X 축의 방향으로 정렬되고, 극성의 정렬의 동일한 다이어그램은 자석(115-119)에 대해 재생성된다.
자석 네트워크(110)의 자석은 도 3a에 나타낸 것처럼, 코일 네트워크(120)의 평면(PB)에 평행한 평면(PA)에서 선형으로 정렬된다. 자석 네트워크의 평면(PA)과 코일 네트워크의 평면(PB)는 평행한 평면이며, 직교좌표계(XYZ)의 X, Y 축에 따라 정의된다. 자석 네트워크(110)의 평면(PA)은 코일 네트워크(120)의 평면(PB)으로부터 Z축으로 분리되어, (Z 축으로) 공기 갭(e)이 코일 네트워크와 자석 네트워크 사이에 생성된다. 이러한 공기 갭(e)은 자석 및 코일 네트워크의 길이방향 및 횡방향 치수에 비해 작다. 이러한 구조를 통해, 코일 네트워크(120)는 자석 네트워크(110) 위에 직접 위치되고, 코일(121-124)은 자석(111-119)과 대향한다.
특정 구현에 따르면, 코일 네트워크(120)는 도 3a에 나타낸 것처럼, 자석 네트워크(110) 위에 위치한다. 다시 말해서, Z 방향으로, 진동 촉각 액추에이터(100)는 순서대로 프레임(130), 자석 네트워크(110), 및 코일 네트워크(120)를 포함한다. 코일 네트워크(120)는 이때 자석 네트워크(110) 바로 위에 위치한다.
다른 구현에서, 도 4에 도시된 것처럼, 자석 네트워크(110)는 코일 네트워크(120) 위에 위치된다. 다시 말해서, 이러한 구현에서, Z 방향으로, 진동 촉각 액추에이터(100)는 순서대로 프레임(130), 코일 네트워크(120) 및 자석 네트워크(110)를 포함한다. 영구자석인 자석 네트워크(110)는 이때 코일 네트워크(120) 바로 위에 위치한다.
코일 네트워크(120)와 자석 네트워크(110)의 상대적인 배열에도 불구하고, 상기 자석 네트워크는 코일 네트워크(120)를 향해 지향된 자기장 라인을 야기한다. 진동 전류(oscillating current)가 코일 네트워크(120) 내에서 흐를 때, 진동 라플라스 힘은 X 축에서 발생된다. 코일 네트워크(120)를 가로지르는 전류 라인(current lines) 사이의 전자기적 상호작용과 자석 네트워크(110)에 의해 발생된 자속(magnetic flux)은 전기 에너지를 선형 기계적 에너지로 변형시키고, 이는 상기 자석 네트워크와 코일 네트워크 사이의 상대적 병진 운동을 야기한다.
본 발명에 따른 진동 촉각 액추에이터는, 서로에 대해 부품들(110, 120)의 길이방향 움직임을 보장하도록 설계되어, 이들 중 하나가 외부 물품에 연결된 경우 연결되지 않은 자유로운 부품의 임의의 움직임이 외부 물품의 움직임을 야기하게 되며, 각도 모멘텀의 보존의 법칙으로 인해, 전기 에너지를 촉각 진동으로 변환시키는, 도 3 및 4에 도시된, 탄성 안내 수단을 포함한다. 이러한 탄성 안내 수단(140)은 대략 직선 궤도에서 네트워크들 중 하나를 다른 하나에 대해 안내하는 탄성 서스펜션을 형성한다. 이러한 탄성 안내 수단(140)은, 예를 들어, 더욱 간단히 복귀 요소, 또는 대안으로 (다음에 설명된 것처럼) 안내 레일 시스템으로 불리는, 하나 이상의 안내 및 복귀 요소의 형태를 취하고, 이러한 목적은 코일 및 자석 네트워크(120, 110)의 상호작용에 의한 전기 에너지를 라플라스 힘을 이용하여 촉각 진동으로 변환하는 것이다. 실제로, 탄성 안내 수단(140)은, 그 탄성 특성으로 인해, 넓은 진동 진폭을 제공한다.
특정 구현에 따라서, 진동 촉각 액추에이터는 코일 네트워크(120) 및 자석 네트워크(110)를 적어도 부분적으로 수용하는 프레임(130)을 포함한다. 이 프레임(130)은 지지 아암(132)을 통해 그 단부의 적어도 하나에 장착된 길이방향 베드(131)를 포함할 수 있다. 도 3 및 4의 예시에서, 프레임(130)의 베드(131)는 그 길이방향 단부 각각에 지지 아암(132)을 포함한다. 이러한 구현에서, 탄성 안내 수단(140)은 프레임(130)에 설치되고 지지 아암(132) 및 코일 네트워크(120) 또는 자석 네트워크(110) 중 하나에 단단히 부착될 수 있다.
도 3a의 구현에서, 자석 네트워크(110)는 프레임(130)의 베드(131)에 단단히 부착되며 코일 네트워크(120)는 안내 수단(140)을 통해 자석 네트워크(110) 위에 매달려있다. 진동 촉각 액추에이터의 다른 치수에 비해 좁은 공기 갭(e)은 이때 자석 네트워크(110)와 코일 네트워크(120) 사이에 생성된다. 이러한 공기 갭(e)은 예를 들어, 수십 마이크로미터를 측정할 수 있다. 코일 네트워크(120)와 자석 네트워크(110) 사이의 전자기 상호작용의 영향으로, 코일 네트워크(120)는 자석 네트워크(110)에 대해 X 방향으로(+X 방향 및 -X 방향으로)의 병진 운동으로 이동에 자유롭다.
특정 구현에서, 탄성 안내 수단(140)은 도 3a에 도시된 것처럼, 코일 네트워크(120)와 지지 아암(132) 사이에, 또는 도 4에 도시된 것과 같이, 자석 네트워크(110)와 지지 아암(132) 사이에 설치된 복귀 요소(140)를 포함할 수 있다. 이러한 예시에서, (코일 또는 자석) 네트워크 중 하나는 프레임(130)의 베드(131)에 접착되고, 반면 다른 네트워크는 복귀 요소(140)들 사이에 매달린다. 이러한 구현은 네트워크 중 하나의 상대적 움직임을 허용함으로써, 촉각 진동의 발생을 최적화시키며, 프레임의 베드 상에서의 복귀 요소의 마찰을 방지한다.
복귀 요소(140)는 예를 들어, 코일 네트워크(120) 또는 자석 네트워크(110)와 프레임(130)의 지지 아암(132) 사이에 각각 위치한 얇은 블래이드(141, 142)일 수 있다. 각각의 얇은 블래이드(141)는, 평면 (PA) 또는 평면 (PB)에서, 지지 아암(132)에 부착된 제1 정점(141a) 및 코일 또는 자석 네트워크의 길이방향 단부에 부착된 제2 정점(141b)을 가진, S-자형을 가질 수 있다. 얇은 S-자형의 블래이드(141)의 예시는 도 3 및 4에 도시된다. 이러한 얇은 S-자형 블래이드는 비틀림에 더 큰 강성을 갖는다.
도 5 및 6에 도시된, 다른 예시에 따라서, 복귀 요소(140)는 평면 (PA) 또는 평면 (PB)에서, 지지 아암(132)에 부착된 X 자의 2개의 다리(142a) 및 코일 또는 자석 네트워크의 길이방향 단부에 부착된 X 자의 다른 2개의 다리(142b)를 가진, X 자형을 가진 얇은 블래이드(142)일 수 있다. 이러한 구현은 얇은 S-자형 블래이드(141)에 의해 생산된 것보다 상당히 더 정확한 안내를 야기하는 이점을 가진다.
X-자형 또는 S-자형이든, 얇은 블래이드(141, 142)는 코일 또는 자석 네트워크와 지지 아암(132) 사이에서 길이방향으로 유지되기 충분한 강성과, 선형 기계 에너지를 변할 수 있는 진폭의 진동으로 변형하기 위한 충분한 탄성을 가진 재료로 만들어진다. 얇은 블래이드(141, 142)는, 폴리실록산(polysiloxanes), 고무 또는 특정한 구리 합금 또는 강철과 같은 높은 탄성 한계를 가진 금속 스트립과 같은 탄성체로 만들어질 수 있으며, 이는 코일 및 자석 네트워크에서 생성된 선형 기계적 에너지로부터 촉각 진동이 발생되게 한다. 얇은 블래이드는, 특히, 베릴륨(beryllium)과의 구리 합금으로 만들어질 수 있으며, 이는 이러한 재료가 10 Hz 내지 수 kHz 정도의 넓은 대역폭을 제공하기 충분한 유연성과 탄성이 있다는 이점을 갖기 때문이다. 특정 구현에 따르면, 얇은 S-자형 블래이드(141)의 정점 또는 얇은 X-자형 블래이드(142)의 다리는 예를 들어, 본딩(bonding)을 통해, 지지 아암(132)에 부착되거나 및/또는 코일 네트워크 또는 자석 네트워크의 길이방향 단부에 부착된다. 다른 구현에 따라, 얇은 S-자형 블래이드(141)의 정점 또는 얇은 X-자형 블래이드(142) 다리는, 예를 들어, 사출 성형으로, 지지 아암(132) 및/또는 코일 네트워크의 지지 아암(125)과 몰딩 성형된다.
특정 구현에서, 도 3 및 5에서와 같이, 얇은 블래이드(141 또는 142)는 전기적으로 전도되는 재료로 제조된다. 얇은 블래이드는 이때 액추에이터(100)의 복귀 요소만이 아니라, 전력 공급원으로 코일을 전기적으로 연결하는 전기 연결부를 형성한다.
특정 구현에서, 도 4 및 6에서와 같이, 자석 네트워크(110)는 전류가 인가될 때, 코일(121-124)에서, 줄 효과(Joule effect)에 의해 생성된 열의 소산을 용이하게 하는 열교현상(thermal bridge)을 형성하는 이점을 가진다.
다른 구현에 따르면, 복귀 요소(140)는 안내 레일(143c)에서 슬라이딩하게 설치된 슬라이드(143a, 143b)이며, 상기 안내 레일과 함께, 안내 레일 시스템(143)을 형성한다. 이러한 구현의 예시는 도 7 및 8에 도시된다. 이러한 안내 레일 시스템(143)은, 예를 들어, 코일 네트워크(120)의 측면(도 7의 예시) 또는 자석 네트워크(110)의 측면(도 8의 예시)에 길이방향으로 배치된, 2개의 평행하는 안내 레일(143c)을 포함한다. 이러한 안내 레일(143c)은 프레임(130)의 지지 아암(132)에서, 각각의 길이방향 단부에 부착된다. 안내 레일 시스템(143)의 슬라이드(143a)는 안내 레일(143c) 상에서 미끄러지게 설계된다. 슬라이드(143a, 143b)는 코일 네트워크(120)(도 7의 예시) 또는 자석 네트워크(110)(도 8의 예시)에 단단히 부착된 이동하는 횡단 요소이다. 이러한 슬라이드(143a, 143b) 각각은 예를 들어 본딩에 의해 코일 또는 자석 네트워크의 길이방향 단부에 부착될 수 있으며, 또는 예를 들어 몰딩 성형에 의해, 코일 네트워크(120)의 지지부(125)를 가진 단일 부분으로 형성될 수 있다. 안내 레일 시스템과 관련된 다른 구현에 따라, 안내는 금속, 플라스틱 또는 탄성중합체로 만들어진 볼이 당업자에게 잘 알려진 타입의 전선로(raceways)에 의해 제한되는 롤링 시스템에 의해 제공될 수 있다.
도 7 및 8의 구현에서, 슬라이드(143a, 143b)는 유휴 위치(idle position)를 향해 슬라이드를 위치시키도록 설계된, 예를 들어, 2개의 압축 스프링과 연관될 수 있다.
도 7 및 8의 구현에서, 소결 청동에 대한 강철 또는 자체 윤활 플라스틱에 대한 강철과 같은, 낮은 마찰계수를 가진 한 쌍의 재료로 만들어진 슬라이드(143a, 143b)는 촉각 진동으로서 정밀하게 안내될 수 있도록 코일 및 자석 네트워크의 상호 작용으로 인해 움직이는 부분의 움직임을 가능하게 한다.
특정 구현에서 코일 네트워크(120) 및 자석 네트워크(110)는 도 9의 예시에서와 같이, 케이싱(150)으로 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 이 케이싱(150)은 코일 네트워크(120)에 부착되거나 (도시되지 않은 구현) 또는 자석 네트워크(110)에 부착되어(도 9의 구현), 프레임(130)의 베드(131)에 대해 선형 움직임으로 움직여질 수 있다. 이때 케이싱(150)은 단단하게 부착된 (코일 또는 자석) 네트워크와 동시에 선형으로 움직인다. 이러한 구현에서, 복귀 요소(140)는 케이싱(150)과 프레임(130)의 지지 아암(132) 사이에 설치되며, 이는 액추에이터(100)에서 복귀 수단(140)의 단순화된 설치를 허용한다.
도 12a 및 12b에 도시된, 변형에서, 코일 네트워크(120) 및 자석 네트워크(110)는 프레임(130)과 이동 표면(152) 사이에 위치된다. 예를 들어 터치스크린 또는 빗곡면(skew surface)과 같은 평평한 표면인 이동 표면(152)은 자석 네트워크에 부착되며, 코일 네트워크(120)는, 그 부분에 대해, 프레임(130)에 부착된다. 이러한 변형에서, 코일 네트워크(120) 및 자석 네트워크(110)는 이동 표면(152)이 프레임(130)에 대해 움직이도록 서로 반대에 위치되고 서로 분리된다. 이동 표면(152) 및 프레임(130)은 예를 들어, 상기 이동 표면(152)이 움직이게 하는 유연한 링크(flexible link)와 같은 탄성 안내 수단(140)에 의해 연결된다. 따라서, 코일 네트워크(120)와 자석 네트워크(110)의 조립은 이동 표면(152)에서 촉각 피드백을 발생시킨다. 도 12a의 예시에서, 단일 코일 네트워크(120)와 단일 자석 네트워크(110)는 이동 표면(152)의 거의 중앙에, 서로 대향하여 위치된다. 도 12b의 예시에서, 코일 네트워크(120)와 자석 네트워크(110)의 제1 조립체는 이동 표면(152)의 일측 단부에 위치되고, 코일 네트워크(120')와 자석 네트워크(110')의 제2 조립체는 상기 이동 표면의 다른 단부에 위치된다. 당업자는 코일 네트워크와 자석 네트워크의 조립체의 수량, 및 그 위치는 예를 들어 이동 표면의 치수 및/또는 질량, 코일 네트워크 및 자석 네트워크의 치수, 요구되는 용도 등과 같은 다양한 기준에 의존할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
구현에 관계없이, 이동 질량은 본 발명의 진동 촉각 액추에이터에서 최적화되며, 상기 액추에이터는 X 축 및 Y 축의 치수와 비교하여 작은 Z 축 치수를 가질 수 있게 한다. 본 발명의 진동 촉각 액추에이터는, 치수 비율이 웨이퍼의 크기와 유사한 형식을 제공하는, 4 mm 두께보다 작을 수 있다.
특정 구현에 따르면, 코일 네트워크(120)의 코일(121-124)은 다층 인쇄 회로에서 에칭된 전도성 트랙에 의해 제조될 수 있다. 이러한 코일 네트워크를 포함하는 액츄에이터의 예시가 도 10a에 도시되어 있다. 이러한 구현들에서, 코일 네트워크는, 기판(160)에서, 촉각 진동 이외의 응용들을 위해 장치에 의해 사용되는 전자 구성요소(161)가 연결되는 표면에 에칭된다. 기판(160)은 코일 네트워크뿐만 아니라 프레임의 베드(131)를 구성한다. 이때 지지 아암(132)은 에칭된 코일 위에 자석 네트워크(110)를 유지하기 위해 기판(160)에 직접 부착된다. 이러한 구현은 코일 네트워크가 기판(160)에서 에칭되기 때문에, 진동 촉각 액추에이터의 방해물(encumbrance)을 더 감소 시킨다는 이점을 갖는다. 액추에이터의 두께는 전자 구성요소의 두께와 대략 동일하다. 이러한 구현은 또한 공지된 방법을 사용하여 코일 네트워크를 제조하고, 코일 네트워크의 전력에 필요한 연결부를 제거하는 공지된 방법을 이용하여 액추에이터의 제조를 단순화하여, 액추에이터의 제조 비용을 감소시키면서 신뢰성을 증가시키는 이점을 갖는다.
특정 구현에서, 코일 네트워크의 각각의 코일(121-124)은 사각형의 평평한 코일을 형성하기 위해, 예를 들어 직사각형 단면의 맨드렐 주위에 감겨진 둥근 단면의 전선을 포함한다.
다른 구현에서, 코일 네트워크의 각각의 코일(121-124)은 코일형 전도성 스트립(170)을 포함한다. 예를 들어, 구리 또는 상당히 순수한 알루미늄으로 만들어진이 전도성 스트립(170)은 그 길이를 따라 직사각형 형태로 감겨서 도 10b에 도시된 것과 같은 직사각형 코일을 형성한다. 이 코일은 그 두께가 전도성 스트립의 폭과 동일한 평평한 코일이다.
다른 구현에서, 코일 네트워크의 각각의 코일(121-124)은 도 10c에 나타낸 바와 같은 턴의 적층을 포함한다. 그 수량이 코일에 요구되는 두께 및/또는 파워에 의존하는, 턴(180)은 사각형 링 형태로 잘려지고, 서로 위에 적층된, 전도성 재료의 시트(sheet)로 만들어진다. 각각의 턴(180)은 예를 들어, 다중 턴을 가진 평평한 코일을 형성하기 위해 포인트(181)를 납땜함으로써 다음 턴 또는 그 이전 턴에 연결된다. 이러한 턴의 적층을 가진 코일은 매체에서 직접 제조될 수 있으며, 이는 특히 얇은 액추에이터가 생산될 수 있게 하는 이점을 가진다.
특정 구현에서, 자석 네트워크(110)와 코일 네트워크(120) 사이의 거리를 매우 낮은 값으로 줄임으로써 진동 촉각 액추에이터의 성능을 최적화하는 것이 흥미로울 수 있다. 실제로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 할바흐 배열의 자기장 라인은, 일반적으로 대칭 영역에서 네트워크의 주 평면에 직교하지만, 인접한 영역에서 분기되는 경향이 있다. 그러므로, 액추에이터가 낮은 주파수로 사용될 때, 그러므로, 움직임이 커질 때, 라플라스 힘은 액추에이터의 주 평면에 완전히 접하지 않으며(자석 및/또는 코일 네트워크의 평면에), 이는 정상 방향 Y에서의 상대적인 움직임으로 움직이는 부분의 비정기적인 움직임을 야기할 수 있다. 그러한 비정기적인 움직임을 방지하기 위해, 안내 및 복귀 요소는 도 11a에 도시된 바와 같이, 자석 네트워크(110) 또는 코일 네트워크(120)와 프레임(132) 사이에서 횡방향으로 위치된 루프 형태의 얇은 블래이드일 수 있다. 이러한 얇은 블래이드(151)는 얇은 금속 스트립으로 만들어질수 있으며, 또는 앞서 언급한 것처럼 탄성 중합체로 만들어질 수 있으며, 이는 자석 네트워크와 코일 네트워크의 평면(PA, PB)에 법선인 Y 방향으로 더 큰 강성을 가지며, 접선 방향 Z에서 더 큰 유연성을 갖는 이점을 갖는다. 이러한 루프(151)는 예를 들어 먼저 자석 네트워크에 대해 그리고 두 번째로 프레임(132)에 대해 이동 부분에 연결된다. 이러한 구현은, 더 강한 자기장을 사용하기 때문에, 액추에이터를 더 얇게 만들뿐만 아니라, 더욱 효율적으로 만드는 이중 이점을 갖는다.
특정 적용, 특히 고성능의 적용에서, 정상 방향 Y에서, 이동 부분(특히 자석 네트워크 또는 코일 네트워크)의 왕복 움직임을 실질적으로 제한하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 제한은 도 11b에 도시된 바와 같이, 자석 네트워크(110)와 코일 네트워크(120) 사이, 즉, 그 두께에 대한 원하는 값이 우선적으로 10 미크론 이하인 왕복으로 이동하는 부분들 사이의 이용 가능한 전면 간극 공간(interstitial space)으로 도입된 유체(190)와 같은 임피던스 수단(impedance means)에 의해 얻어질 수 있다. 이러한 유체(190)는 무독성이고 적절한 점도를 갖는 글리세린, 에틸렌 글리콜 또는 정제된 미네랄 오일과 같은 적절한 유체의 사용으로 야기된 모세관 힘으로 인해 영구적으로 제 위치에 유지된다. 그 예시는 도 11c에 예시된, 자석 네트워크(110)와 코일 네트워크(120) 사이의 접합부에서의, 평균 반경 (R)의 메니스커스(meniscus)의 존재는, 유체(190)의 표면 장력으로 야기된 압력으로 인한 모세관 힘과 관련된다. 이러한 압력(P)은 수식 P = γ(2cos θ/G)로 추정될 수 있으며, 여기서, γ는 표면 장력이며, θ는 액체-고체 접촉 각도이고, G는 간극 공간의 두께이다. 전술한 재료에 대해, 이러한 힘이 1 제곱 센티미터의 대향하는 표면에 대해 1 밀리-뉴턴(milli-Newton) 정도일 것이므로, 안내 시스템의 치수를 정할 때 고려해야 할 수도 있다라고 앞선 수식을 통한 빠른 계산은 보여준다. 두 개의 상호간 움직이는 부분 사이의 낮은 점도의 액체의 존재는 접선 방향 Z로의 움직임을 방지하지 못하지만, 법선 방향 Y로의 모든 급속한 진동을 제한한다. 이러한 변형은 진동 촉각 액추에이터가 매우 작은 간극 공간(G)을 갖게 생산될 수 있게 하며, 이는 얇고 효과적인 액추에이터가 생산될 수 있게 한다.
액추에이터의 평면(PA 및 PB)에 법선인 Y 방향으로의 안내의 다른 구현은 또한 왕복 운동을 통한 자석 네트워크(110)와 코일 네트워크(120)의 단부에 부가된 적어도 한 쌍의 플랜지(161)로 구성될 수 있다. 이러한 플랜지(161)는 도 11d에 도시된 것처럼, 두 개의 얇은 섹션으로 구성된 부분으로 형성될 수 있다. 자석 네트워크(110)와 코일 네트워크(120)의 진폭(2D)의 움직임이 링크(162)의 대략 30도의 경사를 야기하는 경우, 간극 거리(G)의 변형은 14 %를 초과하지 않을 것이다.
본 발명에 따른 진동 촉각 액추에이터는 임의의 타입의 장치에 삽입 또는 부착되어 상기 장치에 촉각 진동을 전달할 수 있다. 실제로, 프레임(130)의 베드(131)가 진동이 전달되어야 하는 구조물에 부착된 경우, 각운동량 보존 법칙의 적용에 의해, 자석 네트워크 또는 코일 네트워크에 의해 형성된 이동 질량 및 매달림으로 구성된 조립체의 자연 공명 주파수보다 높은 주파수에서, 진동하게 만들어져야 하는 구조물의 질량과 코일의 속도의 비율은 왕복 질량에 반비례한다. 작은 차수로 인해, 이러한 액추에이터는 예를 들어 손목 시계 타입의 팔찌에 부착되어 진동에 의해 사용자에게 시간을 전달할 수 있다. 또한, 예를 들어, 신발의 밑창, 의류 아이템 또는 사용자와 접촉하는 임의의 요소에 부착될 수 있다.
다수의 예시, 변형 및 구현을 통해 설명되었지만, 본 발명에 따른 진동 촉각 액추에이터는 당업자에게 명백한 방식으로 나타날 다양한 변형, 수정 및 개선을 포함하며, 이러한 변형, 수정 및 개선은 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (27)

  1. - 평면(PB)에서 인접하게 위치되고, 2개의 병렬 코일(juxtaposed coils)의 인접한 세그먼트에서, 한 쌍에서 다음 쌍으로 교대하는 공통 방향으로, 전류가 흐르도록 배열된, 평평한 전자석 코일 네트워크(120), 여기서, 상기 코일 네트워크는, 코일 네트워크를 가로지르는 전류의 영향으로, 라플라스 힘을 발생시킬 수 있음;
    - 상기 코일 네트워크의 평면에 평행한 평면(PA)에서 선형으로 조립된 영구자석 네트워크(110), 여기서, 이들의 극성은 상이한 방향으로 정렬되고, 상기 자석 네트워크(110)는 코일 네트워크(120)를 향해 정렬된 자기장 라인을 발생시키는 할바흐 배열을 형성하며, 전류 라인들 사이의 전자기적 상호작용은 코일 네트워크를 가로지르며, 자기장 라인은, 상기 라플라스 힘에 의해, 코일 네트워크와 자석 네트워크 사이에서 상대적 병진 운동을 야기함; 및
    - 상기 코일 네트워크와 자석 네트워크 사이의 상대적 병진 운동으로부터 촉감 진동을 발생시키기 위한 탄성 안내 수단(140);을 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동 촉각 액추에이터는 코일 네트워크(120)와 자석 네트워크(110)가 설치되는 프레임(130)을 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 상기 프레임(130)과 코일 네트워크와 자석 네트워크 중 하나 사이에서 적어도 부분적으로 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 상기 코일 네트워크의 평면(PB)에서 길이방향으로 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 상기 자석 네트워크의 평면(PA)에서 길이방향으로 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 적어도 2개의 안내 및 복귀 요소를 포함하고, 이들 각각은 코일 네트워크 또는 자석 네트워크의 일측 단부에 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  7. 청구항 5 또는 6에 있어서,
    상기 각각의 안내 및 복귀 요소는 얇은 S-형 블래이드(141)를 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  8. 청구항 5 또는 6에 있어서,
    상기 각각의 안내 및 복귀 요소는 얇은 X-형 블래이드(142)를 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  9. 청구항 5 또는 6에 있어서,
    상기 안내 및 복귀 요소는 상기 프레임(130)에서 길이방향으로 부착된, 안내 레일(143c) 또는 볼 베어링 궤도에서 미끄러지게 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  10. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 상기 자석 네트워크 또는 코일 네트워크를 따라 측면으로 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 안내 및 복귀 요소를 포함하고, 이들 각각은 코일 네트워크 또는 자석 네트워크의 측면에 설치된, 직사각형 루프 형태를 가진 얇은 블래이드(151)를 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  12. 청구항 6 내지 10 중 어느 한항에 있어서,
    상기 안내 및 복귀 요소는 상기 자석 네트워크와 코일 네트워크에 수직하는 방향으로 상대적인 선형 움직임을 제한할 수 있는 방해 수단(190)을 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한항에 있어서,
    상기 코일 네트워크의 각각의 코일(121-124)은 평평한 턴의 적층을 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  14. 청구항 1 내지 3 중 어느 한항에 있어서,
    상기 코일 네트워크(120)는 상기 프레임(130)에 부착되고, 상기 자석 네트워크(110)는 이동 표면(152)에 부착되며, 상기 이동 표면(152)은 유연한 연결(145)에 의해 프레임에 연결되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  15. - 평면(PB)에서 인접하지 않게 위치하고 전류가 각각의 코일에서 동일한 방향으로 흐르도록 배열된 평평한 전자석 코일 네트워크(120), 여기서, 상기 코일 네트워크는 상기 코일 네트워크를 가로지르는 전류의 영향으로, 라플라스 힘을 발생시킬 수 있음;
    - 상기 코일 네트워크의 평면에 평행한 평면(PA)에서 선형으로 조립된 영구자석 네트워크(110), 여기서, 이들의 극성은 상이한 방향으로 정렬되고, 상기 자석 네트워크(110)는 코일 네트워크(120)를 향해 정렬된 자기장 라인을 발생시키는 할바흐 배열을 형성하고, 전류 라인들 사이의 전자기 상호작용이 상기 코일 네트워크를 가로지르고, 상기 자기장 라인은, 라플라스 힘으로 인해, 상기 코일 네트워크(120)와 자석 네트워크(110) 사이에 상대적 병진 운동을 야기함; 및
    - 상기 코일 네트워크와 자석 네트워크 사이의 상대적 병진 운동으로부터 촉각 진동을 발생시키기 위한 탄성 안내 수단(140);을 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 진동 촉각 액추에이터는 코일 네트워크(120)와 자석 네트워크(110)가 설치되는 프레임(130)을 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 상기 프레임(130)과 코일 네트워크와 자석 네트워크 중 하나 사이에서 적어도 부분적으로 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  18. 청구항 15 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 상기 코일 네트워크의 평면(PB)에서 길이방향으로 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  19. 청구항 15 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 상기 자석 네트워크의 평면(PA)에서 길이방향으로 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  20. 청구항 15 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 적어도 2개의 안내 및 복귀 요소를 포함하고, 이들 각각은 코일 네트워크 또는 자석 네트워크의 일측 단부에 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  21. 청구항 19 또는 20에 있어서,
    상기 각각의 안내 및 복귀 요소는 얇은 S-형 블래이드(141)를 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  22. 청구항 19 또는 20에 있어서,
    상기 각각의 안내 및 복귀 요소는 얇은 X-형 블래이드(142)를 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  23. 청구항 19 또는 20에 있어서,
    상기 안내 및 복귀 요소는 상기 프레임(130)에서 길이방향으로 부착된, 안내 레일(143c) 또는 볼 베어링 궤도에서 미끄러지게 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  24. 청구항 15 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 상기 자석 네트워크 또는 코일 네트워크를 따라 측면으로 설치되는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 탄성 안내 수단(140)은 안내 및 복귀 요소를 포함하고, 이들 각각은 코일 네트워크 또는 자석 네트워크의 측면에 설치된, 직사각형 루프 형태를 가진 얇은 블래이드(151)를 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  26. 청구항 20 내지 24 중 어느 한항에 있어서,
    상기 안내 및 복귀 요소는 상기 자석 네트워크와 코일 네트워크에 수직하는 방향으로 상대적인 선형 움직임을 제한할 수 있는 방해 수단(190)을 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
  27. 청구항 15 내지 26 중 어느 한항에 있어서,
    상기 코일 네트워크의 각각의 코일(121-124)은 평평한 턴의 적층을 포함하는, 진동 촉각 액추에이터(100).
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