KR20200088539A - 액추에이터 - Google Patents

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KR20200088539A
KR20200088539A KR1020190004698A KR20190004698A KR20200088539A KR 20200088539 A KR20200088539 A KR 20200088539A KR 1020190004698 A KR1020190004698 A KR 1020190004698A KR 20190004698 A KR20190004698 A KR 20190004698A KR 20200088539 A KR20200088539 A KR 20200088539A
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김천명
임재화
하정애
송기훈
이지영
정병호
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주식회사 이엠텍
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Abstract

본 발명은 액추에이터에 관한 것이다.
본 발명은 외관을 형성하며, 하면, 측벽 및 상면을 구비하는 케이스, 케이스의 일면에 설치되는 중심 요크, 중심 요크의 외주에 설치되는 보이스 코일을 포함하는 고정자; 중심 요크 및 영구자석과 동심을 이루며 자기갭을 두고 설치되는 영구자석, 영구자석과 결합되어 진동 무게를 증가시키는 웨이트 및 영구자석과 웨이트에 부착되는 요크를 포함하는 진동자; 및 진동자를 케이스에 대해 탄성 지지하는 탄성 부재;를 포함하며, 중심 요크가 설치되는 케이스의 일면에는 상부로 돌출된 결합 돌기가 구비되고, 중심 요크는 봉형의 보이스 코일 설치부 및 원판형의 헤드부를 구비하며, 보이스 코일 설치부의 하면에 결합 돌기가 삽입되는 결합홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

Description

액추에이터{ACTUATOR}
본 발명은 액추에이터에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 액추에이터를 도시한 도면이다. 종래 기술에 따른 액추에이터는, 하면을 이루는 하부 케이스(11)과 측면과 상면을 이루는 상부 케이스(12)가 결합된 케이스 내에 부품들이 설치된다. 하부 케이스(11)의 하면에는 고정자를 형성하는 중심 요크(21), 중심 요크(21)의 외주에는 권선된 코일(22)이 결합된다.
고정자(21, 22)와 동일 축 상에 상호 전자기력에 의해 상하로 진동하는 진동자가 배치된다. 진동자는 고정자(21, 22)와 에어갭을 가지며 배치되는 링 형상의 영구자석(31), 영구자석(31)의 외주에 결합되는 요크(32) 및 진동자의 진동력을 더하기 위해 요크(32)의 외측에 결합되는 웨이트(33)를 포함한다. 또한, 진동자를 탄성 지지하는 탄성부재(40)가 진동자와 상부 케이스(12) 사이에 개재된다..
또한, 코일(22)로 전기 신호를 전달할 수 있는 F-PCB(60)가 하부 케이스(11)의 내측에 더 구비될 수 있다. 이때, 진동자가 진동하며 F-PCB(60)에 충격을 가함으로써 F-PCB(60)에 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위해 크랙방지 댐퍼(23)를 구비한다.
도 2는 종래 기술에 따른 중심 요크와 케이스의 결합 구조를 도시한 도면이다. 하부 케이스(11)의 중앙에는 내측, 즉 상부로 돌출되는 원통형 보스(11a)가 형성된다. 폴 피스(21)는 앞서 설명한 바와 같이 하부 하우징(11)의 보스(11a) 내에 압입되는 압입부와, 압입부보다 지름이 큰 보이스 코일 설치부를 구비한다. 보이스 코일(22)은 보이스 코일 설치부의 외주에 설치된다. 또한 보이스 코일 설치부의 상부에는 원판형의 헤드부가 설치된다.
이때, 압입부의 지름이 보이스 코일(22)의 지름보다 작기 때문에, 중심 요크의 압입부가 하부 케이스(11)의 보스(11a)에 압입되는 과정에서 보이스 코일(22)이 손상되거나, 코일 찍힘등의 불량이 발생하는 경우가 많았다.
대한민국 특허출원 2018-0068982호
본 발명은 중심 요크와 케이스를 결합할 때 중심 요크에 설치된 보이스 코일의 손상을 막을 수 있는 액추에이터 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 외관을 형성하며, 하면, 측벽 및 상면을 구비하는 케이스; 케이스의 일면에 설치되는 중심 요크, 중심 요크의 외주에 설치되는 보이스 코일을 포함하는 고정자; 중심 요크 및 영구자석과 동심을 이루며 자기갭을 두고 설치되는 영구자석, 영구자석과 결합되어 진동 무게를 증가시키는 웨이트 및 영구자석과 웨이트에 부착되는 요크를 포함하는 진동자; 진동자를 케이스에 대해 탄성 지지하는 탄성 부재; 케이스의 일면에 설치되는 F-PCB;를 포함하며, 중심 요크는 봉형의 보이스 코일 설치부 및 보이스 코일 설치부보다 단면이 넓은 헤드부를 구비하며, 보이스 코일 설치부의 하단 외주부는 케이스의 일면 또는 F-PCB의 상면과 접하고 있는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 중심 요크가 설치되는 케이스의 일면에는 상부로 돌출된 결합 돌기가 구비되고, 보이스 코일 설치부의 하면에 결합 돌기가 삽입되는 결합홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 중심 요크가 설치되는 케이스의 일면에는 결합홀이 구비되고, 보이스 코일 설치부의 하면 중앙에는 결합홀에 삽입되는 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 중심 요크와 탄성 부재는 케이스의 서로 반대면에 고정되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 결합 돌기와 결합홈은 용접, 본딩 또는 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 보이스 코일의 최상단은 헤드부와 접하고, 보이스 코일의 최하단은 케이스의 일면 또는 F-PCB의 상면에 접하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 권선된 보이스 코일의 길이는 중심 요크의 보이스 코일 설치부의 길이와 같거나 더 작은 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.
본 발명이 제공하는 액추에이터는 중심 요크의 하면 중앙에 케이스와 결합되는 결합홈을 구비함으로써, 보이스 코일을 손상시키지 않고 케이스와 중심 요크를 단단히 결합할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명이 제공하는 액추에이터는 중심 요크와 탄성 부재를 서로 반대편에 설치함으로써 보이스 코일에서 발생한 열을 상, 하부 양 방향으로 발산시킴으로써, 보이스 코일의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액추에이터를 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 중심 요크와 케이스의 결합 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터의 단면도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터가 구비하는 고정자와 하부 케이스의 고정 모습을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제1 실시에에 따른 액추에이터의 보이스 코일의 열 전달 경로를 도시한 도면,
도 7은 중심 요크와 탄성 부재가 동일 측에 설치된 구조에서 구동 시간에 따른 보이스 코일의 온도를 도시한 그래프,
도 8 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터가 구비하는 보이스 코일의 온도를 도시한 그래프,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액추에이터를 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터의 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 방열체를 구비한 액추에이터는, 하면을 이루는 하부 케이스(110)와 측면과 상면을 이루는 상부 케이스(120)가 결합된 케이스 내에 부품들이 설치된다. 하부 케이스(110)의 하면에는 고정자를 형성하는 중심 요크(210), 중심 요크(210)의 외주에는 권선된 코일(220)이 결합된다. 이때, 하부 케이스(110)의 중앙에는 내측, 즉 상부로 돌출되는 원통형 결합 돌기(112)가 형성되고, 중심 요크(210) 내에 하부 하우징(110)의 결합 돌기(112)가 삽입되어 고정될 수 있다.
고정자(210, 220)와 동일 축 상에 상호 전자기력에 의해 상하로 진동하는 진동자가 배치된다. 진동자는 고정자(210, 220)와 에어갭을 가지며 배치되는 링 형상의 영구자석(310), 영구자석(310)의 외주에 결합되는 요크(320) 및 진동자의 진동력을 더하기 위해 요크(320)의 외측에 결합되는 웨이트(330)를 포함한다. 여기서 웨이트(330)는 텅스텐 재질인 것이 바람직하다. 한편, 진동자를 탄성 지지하는 탄성부재(400)가 진동자와 상부 케이스(120) 사이에 개재될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 하우징(110, 120), 진동자, 고정자가 모두 원형으로 되어 있어 탄성부재(400) 역시 원형으로 외주는 상부 케이스(120)에, 중앙은 진동자에 고정되는 형상이다. 그러나, 케이스(110, 120), 진동자(310, 320, 330), 고정자(210, 220)를 사각형으로 형성할 수도 있으며, 이 때 탄성부재(400)는 2개 이상이 구비될 수 있고, 탄성부재(400)의 형상도 달라질 수 있다.
한편, 코일(220)로 전기 신호를 전달할 수 있는 F-PCB(500)가 하부 케이스(110)의 내면에 더 구비될 수 있다. F-PCB(500)의 일부는 케이스(110, 120)의 외부로 연장되며, 케이스(110, 120)의 외부로 노출되는 부분에는 외부 터미널과 전기적으로 연결되는 단자가 마련될 수 있다. 또한, 케이스(110, 120) 내에 위치하는 부분에는 보이스 코일(220)과의 연결 단자가 마련된다. 이때, 진동자가 진동하며 F-PCB(600)에 충격을 가함으로써 F-PCB(500)에 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위해 크랙방지 댐퍼(600)를 구비할 수 있다. 또한, F-PCB(500)를 케이스 외부로 인출하여 외부 터미널과 납땜 등을 할 수 있도록 안내하는 패드 플레이트(520)가 케이스(110, 120)의 일측에 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터가 구비하는 고정자와 하부 케이스의 고정 모습을 도시한 도면이다. 중심 요크(210)는 봉형의 보이스 코일 설치부(214)와 그 상부에 구비되는 원판형의 헤드부(216)를 구비하며, 보이스 코일 설치부(214)의 하면에 결합 돌기(112)가 삽입되는 결합홈(212)이 구비된다. 본 발명의 제1 실시예에서는 헤드부(216)가 원판형이나, 보이스 코일 설치부(214)보다 단면적이 넓은 판 형상이면 외주 형상이 어떠한 형상이건 무방하다. 이때, 결합홈(212)의 지름은 보이스 코일 설치부(214)의 지름보다 작기 때문에 결합홈(212)의 외주에 보이스 코일 설치부(214)의 하단부(213)가 존재한다. 따라서, 중심 요크(210)와 하부 케이스(110)가 서로 결합되면, 중심 요크(210)의 보이스 코일 설치부(214)의 하단부(213)가 하부 케이스(110) 또는 F-PCB(500)의 상면에 접하게 된다. 이때 권선된 보이스 코일(220)의 길이는 보이스 코일 설치부(214)의 길이와 같거나 더 작다. 따라서, 권선된 보이스 코일(220)의 길이는 보이스 코일 설치부(214)의 길이와 같을 경우, 보이스 코일(220)의 최상단은 중심 요크(210)의 헤드부(216) 하면에 접하며, 보이스 코일(220)의 최하단은 하부 케이스(110)의 또는 F-PCB(500)의 상면에 접하게 된다. F-PCB(500)가 보이스 코일(220)을 회피할 정도로 중앙에 충분히 큰 회피홀(미도시)를 구비한 때에는 보이스 코일(220)의 하단과 중심 요크(210)의 보이스 코일 설치부(214)의 하단부(213)가 하부 케이스(110)에 접하게 되고, F-PCB(500)가 결합 돌기(112)만 회피할 크기의 회피홀을 구비하는 경우, 보이스 코일(220)의 하단과 중심 요크(210)의 보이스 코일 설치부(214)의 하단부(213)은 F-PCB(500)와 접하게 된다. 결합홈(212) 내로 하부 케이스(110)의 결합 돌기(112)가 삽입되는 형태이므로, 결합 돌기(112)와 보이스 코일(220)이 서로 접촉하지 않아 결합 돌기(112)에 의해 보이스 코일(220)이 손상되지 않는다.
권선된 보이스 코일(220)의 길이는 보이스 코일 설치부(214)의 길이보다 작을 경우에도, 보이스 코일(220)의 전체가 중심 요크(210)와 접하고 있게 된다. 또한, 결합홈(212) 내로 하부 케이스(110)의 결합 돌기(112)가 삽입될 때, 보이스 코일(220)과 하부 케이스(110)에 의해 손상을 받지 않는다.
또한, 보이스 코일(220)의 내주면은 중심 요크(210)의 보이스 코일 설치부(214)의 외주면에 접하고, 보이스 코일(220)의 상단은 원판형의 헤드부(216)의 하면에 접하게 된다. 즉, 보이스 코일(220)이 접하는 면이 1개의 몸체로 이루어짐으로써, 즉 보이스 코일 설치부(214)와 원판형의 헤드부(216)가 일체로 이루어짐으로써, 전자기력 집중 효율을 높일 수 있으며, 열적 손실을 줄일 수 있다. 따라서 액추에이터를 통해 발생시킬 수 있는 진동 및 음향 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 보이스 코일(220)의 전체 길이가 모두 중심 요크(210)와 접하고 있기 때문에 전자기력 집중 효율을 높일 수 있다.
한편, 결합 돌기(112)와 보이스 코일(220)은 용접, 본딩 또는 나사 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시에에 따른 액추에이터의 보이스 코일의 열 전달 경로를 도시한 도면이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터는 중심 요크(210)는 하부 케이스(110)에 탄성 부재(400)는 상부 케이스(120)의 상면, 즉 서로 케이스(110, 120)의 반대면에 고정된다. 그에 따라, 보이스 코일(220)에서 발생하는 열이 중심 요크(210), 하부 케이스(110)로 ①방향으로 열이 발산된다. 또한 보이스 코일(220)에서 발생하는 열이 영구자석(310), 요크(320), 탄성 부재(400), 상부 케이스(120)를 통해 ②방향으로 발산된다. 따라서 ①방향과, ②방향 양 방향으로 열이 발산됨에 따라, 중심 요크(210)와 탄성 부재(400)가 같은 측에 설치된 구조에 비해 열 발산에 유리하다.
도 7은 중심 요크와 탄성 부재가 동일 측에 설치된 구조에서 구동 시간에 따른 보이스 코일의 온도를 도시한 그래프, 도 8 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터가 구비하는 보이스 코일의 온도를 도시한 그래프이다. 그래프로 확인할 수 있는 바와 같이, 중심 요크와 탄성 부재가 동일 측에 설치된 구조에서는 보이스 코일의 온도가 대략 173℃까지 상승하나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터가 구비하는 보이스 코일의 온도는 대략 130℃까지 상승하는 데 그친 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 중심 요크(210)가 하부 케이스(110)에 설치되고, 탄성 부재(400)는 상부 케이스(120)에 설치됐으나, 중심 요크(210)가 상부 케이스(120)에 설치되고, 탄성 부재(400)가 하부 케이스(110)에 설치되어도 무방하다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액추에이터를 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에서는 하부 케이스(110a)에 형성되는 결합 돌기(112a)의 형상과, 그에 대응하는 중심 요크(210a)의 결합홈의 형상을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 하부 케이스(110a)에 형성되는 결합 돌기(112a)는 원뿔형이며, 그에 따라 중심 요크(210a)의 하면에 구비되는 결합홈도 원뿔형을 수용할 수 있는 형태로 형성된다. 그 외에도, 서로 결합될 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 무방하다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액추에이터를 도시한 도면이다. 본 발명의 제3 실시예에서는 하부 케이스(110b)의 형상과, 그에 대응하는 중심 요크(210b)의 형상을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다.
본 발명의 제3 실시에에서는 하부 케이스(110b)가 중심 요크(210b)와의 결합을 위해 결합돌기 대신 결합홀(112b)을 구비한다. 중심 요크(210b)는 그에 따라 결합홀(112b)에 삽입되는 돌기(212b)를 구비한다. 이때에도 역시, 중심 요크(210b)의 보이스 코일 설치부(214b)의 하단부(213b)가 하부 케이스(110b)에 접하게 되며, 따라서 보이스 코일(220)의 하단부와 하부 케이스(110b) 사이에는 간섭이 발생하지 않는다. 권선된 보이스 코일(220)는 보이스 코일 설치부(214b)의 길이와 같거나 더 작기 때문에, 본 발명의 제3 실시예에서도 보이스 코일(220)은 전체 길이에서 중심 요크(210b)에 둘러싸인 구조를 가지게 된다. 또한, 보이스 코일 설치부(214b)의 길이와 같거나 더 작기 때문에 중심 요크(210b)와 하부 케이스(110b)의 결합 시에 보이스 코일(220)이 손상되지 않는다. 보이스 코일(220)의 내주면 전체는 보이스 코일 설치부(214b)와 접하고, 보이스 코일(220)의 하단부는 하부 케이스(110b)와 접하며, 보이스 코일(220)의 상단부는 중심 요크(210b)의 헤드부(216b)와 접하게 된다.

Claims (7)

  1. 외관을 형성하며, 하면, 측벽 및 상면을 구비하는 케이스;
    케이스의 일면에 설치되는 중심 요크, 중심 요크의 외주에 설치되는 보이스 코일을 포함하는 고정자;
    중심 요크 및 영구자석과 동심을 이루며 자기갭을 두고 설치되는 영구자석, 영구자석과 결합되어 진동 무게를 증가시키는 웨이트 및 영구자석과 웨이트에 부착되는 요크를 포함하는 진동자; 및
    진동자를 케이스에 대해 탄성 지지하는 탄성 부재;
    케이스의 일면에 설치되는 F-PCB;를 포함하며,
    중심 요크는 봉형의 보이스 코일 설치부 및 보이스 코일 설치부보다 단면이 넓은 헤드부를 구비하며,
    보이스 코일 설치부의 하단 외주부는 케이스의 일면 또는 F-PCB의 상면과 접하고 있는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    중심 요크가 설치되는 케이스의 일면에는 상부로 돌출된 결합 돌기가 구비되고, 보이스 코일 설치부의 하면에 결합 돌기가 삽입되는 결합홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    중심 요크가 설치되는 케이스의 일면에는 결합홀이 구비되고, 보이스 코일 설치부의 하면 중앙에는 결합홀에 삽입되는 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  4. 중심 요크와 탄성 부재는 케이스의 서로 반대면에 고정되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    결합 돌기와 결합홈은 용접, 본딩 또는 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  6. 제1항에 있어서,
    보이스 코일의 최상단은 헤드부와 접하고, 보이스 코일의 최하단은 케이스의 일면 또는 F-PCB의 상면에 접하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  7. 제1항에 있어서,
    권선된 보이스 코일의 길이는 중심 요크의 보이스 코일 설치부의 길이와 같거나 작은 것을 특징으로 하는 액추에이터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180068982A (ko) 2015-09-14 2018-06-22 갤럭시 바이오테크, 엘엘씨 혈관신생 인자에 대한 매우 강력한 모노클로날 항체

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