KR20210015302A - 탄성 구조체 및 이를 포함하는 진동 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)는, 서로 이격되어 평행하게 배치되는 적어도 3개의 수평부(51) 및 서로 인접한 2개의 수평부(51)를 연결하는 연결부(53)를 포함하되, 상기 수평부(51)는, 동일한 중심축을 가지고 대칭 형상을 이루는 제1 수평부(51a)와 제2 수평부(51b) 및 상기 제1 수평부(51a)와 상기 제2 수평부(51b) 사이에 배치되는 제3 수평부(51c)를 포함하고, 상기 연결부(53)는, 상기 제1 수평부(51a)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부(53a) 및 상기 제2 수평부(51b)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제2 연결부(53b)를 포함한다.

Description

탄성 구조체 및 이를 포함하는 진동 액츄에이터{ELASTIC STRUCTURE AND VIBRATION ACTUATOR COMPRISING THE SAME}

본 발명은 탄성 구조체 및 진동 액츄에이터에 관한 것이다. 보다 자세하게는 탄성을 제공하기 위한 구조체를 스프링 형상이 아닌 직선 형상으로 구성함으로써, 진동 과정에서 발생하는 회전 모드를 제거하고, 응력을 최소화할 수 있는 탄성 구조체 및 진동 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 스마트폰 등의 모바일 단말에는 통화 착신 등의 인터페이싱은 물론, 키 입력, 이벤트 발생, 앱 실행 등을 사용자에게 인터페이싱하기 위한 진동 기능(햅틱, Haptic)이 구현되며, 진동 기능을 구현하기 위한 구동 장치로, 전자기력을 기계적 구동력으로 빠르게 변환하여 상하 진동을 발생시키는 진동 액츄에이터가 이용되고 있다.

이러한 진동 액츄에이터는 내부에 스파이럴 형상을 가지고 상/하 운동하는 스프링이 배치되어 일정한 진동을 제공할 수 있다. 그러나 스파이럴 형상을 가지는 스프링은 진동 액츄에이터가 회전하면서 진동하는 회전 모드(Rocking mode)를 유발하여 진동 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 진동 액츄에이터 내부에 스프링이 배치되기 위해서 스프링의 가장 큰 지름을 차지하는 일 면이 바닥에 고정되어, 설계 가능한 스프링의 형상에 제약이 있다.

따라서 진동 액츄에이터 내부에 배치된 스프링의 회전 모드를 제거하고, 설계 자유도를 높일 수 있는 새로운 구조의 탄성 구조체 개발이 요구되며, 본 발명은 이에 관한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상하 운동 과정에서 회전 모드가 발생하지 않는 탄성 구조체와 이를 포함하여 진동의 효율성을 높일 수 있는 진동 액츄에이터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 탄성 구조체의 가장 작은 면적을 차지하는 층이 진동 액츄에이터에 고정됨으로써, 공간 배치의 비효율성을 개선하고 응력을 감소시킬 수 있는 탄성 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 복수 개의 수평부를 연결하는 연결부가 길이 방향으로 길게 형성함으로써, 진동 액츄에이터의 크기에 제약 받지 않고, 탄성 구조체의 설계 자유도를 증대시키는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 액츄에이터(100)는, 하부 케이스(10a), 상부 케이스(10b) 및 측부 케이스(10c)를 포함하며 내부 공간을 형성하는 케이스(10), 상기 내부 공간에 배치되는 코일부(20) 및 자석부(30), 상기 코일부(20) 또는 자석부(30)와 고정 결합되는 플레이트(40) 및 상기 플레이트(40)와 일면이 결합되며, 관통 홀(H)을 포함하는 탄성 구조체(50)를 포함하되, 상기 탄성 구조체(50)는, 서로 이격되어 평행하게 배치되는 적어도 3개의 수평부(51) 및 서로 인접한 2개의 수평부를 연결하는 연결부(53)를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 수평부(51)는, 제1 수평부(51a), 제2 수평부(51b) 및 상기 제1 수평부(51a)와 상기 제2 수평부(51b) 사이에 배치되는 제3 수평부(51c)를 포함하고, 상기 제1 수평부(51a)는 상기 플레이트(40)와 결합되고, 상기 제2 수평부(51b)는 상기 케이스(10)와 결합될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 연결부(53)는, 상기 제1 수평부(51a)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부(53a) 및 상기 제2 수평부(51b)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제2 연결부(53b)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 수평부(51a) 내지 제3 수평부(51c)는, 상기 진동 액츄에이터의 중심을 기준으로 적어도 한 쌍이 대칭을 이루며 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 탄성 구조체(50)는, 수직 방향으로 압착할 경우, 상기 적어도 3개의 수평부(51)와 상기 연결부(53)가 동일 평면상에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 자석부(30)는, 상기 케이스(10)의 내부 공간중심에 고정되며, 상기 탄성 구조체(50)는, 상기 관통 홀(H)을 통해 상기 탄성 구조체(50)가 상기 자석부(30)를 관통할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 관통 홀(H)은, 원형 관통 홀 또는 사각형 관통 홀을 포함하고, 상기 원형 관통 홀의 지름은, 상기 진동 액츄에이터(100)의 지름 대비 1/5 배 내지 1/4 배일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 코일부(20)의 둘레를 따라 배치되는 중량체(60)를 더 포함하고, 상기 플레이트(40)는, 일면에서 상기 제1 수평부(51a) 또는 상기 제2 수평부(51b)와 결합되고, 타면에서 상기 코일부(20) 및 상기 중량체(60)와 결합될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 자석부(30)는, 상기 케이스(10)의 하부에 고정되는 제1 자석(30a), 상기 케이스(10)의 상부에 고정되는 제2 자석(30b) 및 상기 제1 자석(30a)과 상기 제2 자석(30b) 사이에 배치되는 요크(30c)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 코일부(20)는, 외부로부터 전원을 공급받아 유도 기전력을 발생시키는 코일(22)이 상기 자석부(30)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 하부 케이스(10a) 또는 상기 상부 케이스(10b)는, 중심부에 코일부(20)가 안착되는 돌출부(13)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 코일부(20)는, 외부로부터 전원을 공급받아 유도 기전력을 발생시키는 코일(22) 및 자속을 집속시키며, 자성 물질로 이루어지는 코일 요크(24)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 탄성 구조체(50)는, 상기 관통 홀(H)을 통해 상기 탄성 구조체(50)가 상기 코일부(20)를 관통할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 자석부(30)의 둘레를 따라 배치되는 중량체(60)를 더 포함하고, 상기 플레이트(40)는, 일면에서 상기 제1 수평부(51a) 또는 상기 제2 수평부(51b)와 결합되고, 타면에서 상기 자석부(30) 및 상기 중량체(60)와 결합될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)는, 서로 이격되어 평행하게 배치되는 적어도 3개의 수평부(51) 및 서로 인접한 2개의 수평부(51)를 연결하는 연결부(53)를 포함하되, 상기 수평부(51)는, 동일한 중심축을 가지고 대칭 형상을 이루는 제1 수평부(51a)와 제2 수평부(51b) 및 상기 제1 수평부(51a)와 상기 제2 수평부(51b) 사이에 배치되는 제3 수평부(51c)를 포함하고, 상기 연결부(53)는, 상기 제1 수평부(51a)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부(53a) 및 상기 제2 수평부(51b)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제2 연결부(53b)를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 연결부(53a) 및 상기 제2 연결부(53b)는 각각, 상기 제1 수평부(51a)와 상기 제3 수평부(51c), 상기 제2 수평부(51b)와 상기 제3 수평부(51c) 사이를 경사지게 연결할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 수평부(51) 및 상기 연결부(53)는, 상기 수평부(51)와 수직한 방향으로 압착할 경우, 동일 평면상에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 수평부(51) 및 상기 연결부(53)는, 상기 탄성 구조체(50)의 중심을 지나며 서로 수직한 중심축을 기준으로 대칭 형상을 이룰 수 있다.

본 발명에 의하면, 진동 액츄에이터 내부에 스파이럴 형상의 스프링이 아닌, 중심축을 기준으로 좌우 대칭 형상인 탄성 구조체를 배치시킴으로써, 회전 모드의 발생으로 인한 불필요한 터치를 방지할 수 있다.

또한, 탄성 구조체를 수직 절단면으로 보았을 때, 가장 작은 면적으로 이루어진 상측 수평부와 하측 수평부가 진동 액츄에이터 내부에 고정된 상태로 각각의 수평면을 연결하는 중심 수평부가 상하 운동할 수 있어, 탄성 구조체의 설계 자유도를 확보하고 탄성 구조체에 발생하는 응력을 최소화할 수 있다.

또한, 진동 액츄에이터의 상하 운동 모드와 이외의 다른 운동 모드(예, 좌우, 뒤틀림, 회전 모드)와의 주파수 영역을 큰 폭으로 분리시켜 사용 주파수 대역을 보다 넓게 확장할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 탄성 구조체를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체의 연결 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 탄성 구조체를 나타낸 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체와 이를 포함하는 진동 액츄에이터의 수직 절단면을 나타낸 도면이다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체가 포함된 또 다른 구조의 진동 액츄에이터의 수직 절단면을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 설명하기에 앞서, 본 발명의 탄성 구조체(50)는 진동 액츄에이터(100)에서 진동하는 진동 요소들을 지지하고 진동을 증폭시킬 수 있는 요소로서 진동 액츄에이터(100)의 내부에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에서 탄성 구조체(50)의 상하 진동은 z축을 기준으로 하는 진동이며, 좌측 방향은 -y축 방향, 우측 방향은 +y 측 방향, 전방은 +z축 방향, 후방은 -z축 방향을 의미한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 탄성 구조체(50)는 서로 이격되어 평행하게 배치되는 적어도 3개의 수평부(51) 및 서로 인접한 2개의 수평부(51)를 연결하는 연결부(53)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 수평부(51)는 서로 수직한 x축, y축을 기준으로 대칭 형상을 이루는 제1 수평부(51a)와 제2 수평부(51b) 그리고 제1 수평부(51a)와 제2 수평부(51b) 사이에 배치되는 제3 수평부(51c)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 수평부(51a) 내지 제3 수평부(51c)는 탄성 구조체(50)의 중심점(O)을 기준으로 적어도 한 쌍이 대칭을 이루며 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 x축을 기준으로 제3 수평부(51c)가 하나의 쌍을 이루고, 제2 수평부(51b)가 두 개의 쌍을 이루며 배치될 수 있으며, y축을 기준으로 제1 수평부(51a)가 하나의 쌍을 이루며 배치될 수 있다.

제1 수평부(51a)는 탄성 구조체(50)가 배치되는 진동 액츄에이터(100)에서 내부 구성 요소들에 의해 상하 운동을 간섭 받지 않기 위해, 내부 구성 요소들을 관통하는 관통 홀(H)의 일부를 포함하는 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, 관통 홀(H)은 탄성 구조체(50)를 도 3과 같이 상면에서 바라보았을 때 탄성 구조체(50)의 중심에 존재하는 홀이며, 탄성 구조체(50)가 배치되는 진동 액츄에이터(100)의 구성에 따라 코일부(20) 또는 자석부(30)를 수용할 수 있는 면적을 가질 수 있다.

그에 따라, 제1 수평부(51a)는 소정의 곡률을 가지는 제1 영역(A1) 그리고 제1 영역(A1)에서 돌출되며 접촉면(예. 진동 액츄에이터(100)의 플레이트(40))과의 결합력을 향상시키기 위한 제2 영역(A2)으로 이루어질 수 있으며, 여기서의 소정의 곡률이란 탄성 구조체(50)가 포함하는 원형 관통 홀(H)의 곡률과 동일할 수 있다.

한편, 도면에서 관통 홀(H)이 원형인 것으로 도시하였으나, 진동 액츄에이터(100) 중심부에 배치되는 구성 요소의 형상에 따라 관통 홀(H)은 원형, 사각형 등으로 다양할 수 있으며, 그에 따라 제1 수평부(51a)도 소정의 곡률을 가지는 영역이 아닌 직사각 형태의 영역으로 이루어질 수 있다.

제2 수평부(51b)는 탄성 구조체(50)가 배치되는 진동 액츄에이터(100)의 내부면에 고정 결합되기 위해 탄성 구조체(50)의 중심점(O)을 기준으로 좌우측 방향, 전후방으로 동일한 넓이를 가지는 영역으로 이루어질 수 있다.

즉, 제1 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)는 제2 수평부(51b)가 적어도 네 개의 영역으로 이루어질 수 있으며, x축을 기준으로 좌우 대칭을 이루며 배치될 수 있다.

제3 수평부(51c)는 탄성 구조체(50)가 배치되는 진동 액츄에이터(100) 내부에서 어떠한 구성 요소들과도 연결되어 있지 않고 자유롭게 상하 진동할 수 있다. 아울러, 제3 수평부(51c)는 제1 및 제2 수평부(51a)(51b)을 기준으로 좌우측 방향으로 보다 멀어지거나 가까워질 수 있도록 설계하여, 사용 주파수 대역을 조절할 수 있다.

연결부(53)는 제1 수평부(51a)와 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부(53a) 그리고 제2 수평부(51b)와 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제2 연결부(53b)를 포함할 수 있다.

제1 연결부(53a)는 제1 수평부(51a)의 좌우측 방향에서 연장되어, 원형 관통 홀(H)의 일부 영역을 이루는 제1 영역(B1) 그리고 제1 수평부(51a)와 제3 수평부(51c)를 경사지게 연결하는 적어도 하나의 제2 영역(B2)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 연결부(53a)는 제1 수평부(51a)의 좌우측 방향에서 각각 하나의 제2 영역(B2)만이 분기되었지만, 제1 수평부(51a)의 좌우측 방향에서 복수 개의 제2 영역(B2)이 분기될 수도 있다.

다만, 복수 개의 제2 영역(B2)이 분기될 시에는 진동 구조체(50)가 유효한 진동을 발생시킬 수 있도록 y축 방향을 기준으로 대칭 형상을 이룰 수 있다.

제2 연결부(53b)는 제2 수평부(51b)의 좌측 또는 우측 방향에서 연장되며 제2 수평부(51b)와 제3 수평부(51c)를 경사지게 연결할 수 있다.

아울러, 도 3을 참조하면, 수평부(51) 및 연결부(53)는, 수평부(51)와 수직한 방향(z축 방향)으로 압착할 경우, 동일 평면상에 배치될 수 있다. 즉, 탄성 구조체(50)는 지면과 수직한 방향을 기준으로 어떠한 영역들 간에서도 중첩되지 않아 탄성 구조체(50)의 상하 진동을 최대한으로 활용할 수 있다.

또한, 탄성 구조체(50)의 외측 둘레는 사각 형상 외에 원형 형상일 수도 있으며, 원형일 경우에도 x축, y축 기준으로 대칭 형상을 이룰 수 있다.

도 4내지 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 탄성 구조체(50)는 서로 이격되어 평행하게 배치되는 적어도 3개의 수평부(51) 및 서로 인접한 2개의 수평부(51)를 연결하는 연결부(53)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 수평부(51)는 x축, y축을 기준으로 대칭 형상을 이루는 제1 수평부(51a)와 제2 수평부(51b), 그리고 제1 수평부(51a)와 제2 수평부(51b) 사이에 배치되는 제3 수평부(51c)를 포함할 수 있다.

제1 수평부(51a)는 탄성 구조체(50)가 배치되는 진동 액츄에이터(100)에서 내부 구성 요소들에 의해 상하 운동을 간섭 받지 않기 위해, 내부 구성 요소들을 관통하는 관통 홀(H)의 일부를 포함하는 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, 관통 홀(H)은 탄성 구조체(50)를 도 6과 같이 상면에서 바라보았을 때 탄성 구조체(50)의 중심 영역에 존재하는 홀이며, 탄성 구조체(50)가 배치되는 진동 액츄에이터(100)의 구성에 따라 코일부(20) 또는 자석부(30)를 수용할 수 있는 면적을 가질 수 있다.

그에 따라, 제1 수평부(51a)는 소정의 곡률을 가지는 제1 영역(A1)과 그리고 제1 영역(A1)에서 돌출되어 접촉면(예. 진동 액츄에이터(100)의 플레이트(40))과의 결합력을 향상시키기 위한 제2 영역(A2)으로 이루어질 수 있으며, 여기서의 소정의 곡률이란 탄성 구조체(50)가 포함하는 원형 관통 홀(H)의 곡률과 동일할 수 있다.

한편, 도면에서 관통 홀(H)이 원형인 것으로 도시하였으나, 진동 액츄에이터(100) 중심부에 배치되는 구성 요소의 형상에 따라 관통 홀(H)은 원형, 사각형 등으로 다양할 수 있으며, 그에 따라 제1 수평부(51a)도 소정의 곡률을 가지는 영역이 아닌 직사각 영역을 이룰 수 있다.

제2 수평부(51b)는 탄성 구조체(50)가 배치되는 진동 액츄에이터(100)의 내부면에 고정 결합되기 위해 탄성 구조체(50)의 중심점(O)을 기준으로 좌우측 방향, 전후방으로 동일한 넓이를 가지는 영역으로 이루어질 수 있다. 즉, 제2 수평부(51b)는 y축을 기준으로 한 쌍을 이루는 두 개의 영역으로 이루어질 수 있다.

제3 수평부(51c)는 탄성 구조체(50)가 배치되는 진동 액츄에이터(100) 내부에서 어떠한 구성 요소들과도 연결되어 있지 않고 자유롭게 상하 진동할 수 있다. 아울러, 제3 수평부(51c)는 제1 및 제2 수평부(51a)(51b)을 기준으로 좌우측 방향으로 보다 멀어지거나 가까워질 수 있도록 설계하여, 사용 주파수 대역을 조절할 수 있다.

연결부(53)는 제1 수평부(51a)와 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제1 연결부(53a) 그리고 제2 수평부(51b)와 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제2 연결부(53b)를 포함할 수 있다.

제1 연결부(53a)는 제1 수평부(51a)의 좌우측 방향에서 연장되어, 원형 관통 홀(H)의 일부 영역을 이루는 제1 영역(B1)과 제1 수평부(51a)와 제3 수평부(51c)를 경사지게 연결하는 적어도 두 개의 제2 영역(B2)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 제1 연결부(53a)가 제1 수평부(51a)의 좌우측 방향에서 분기될 시에는, 진동 구조체(50)가 유효한 진동을 발생시킬 수 있도록 y축 방향을 기준으로 대칭 형상을 이룰 수 있다.

제2 연결부(53b)는 제2 수평부(51b)의 좌우측 방향에서 연장되며 제2 수평부(51b)와 제3 수평부(51c)를 경사지게 연결할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)의 연결 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제1 연결부(53a)의 제2 영역(B2)과 제2 연결부(53b)는 제1 내지 제3 수평부(51a)(51b)(51c)와 평행하게 배치되지 않고 기울어지게 배치되며, 제1 및 제2 수평부(51a)(51b)를 연결하는 제3 수평부(51c)는 제1 및 제2 연결부(53a)(53b) 보다 외측으로 돌출 형성될 수 있다. 즉, 제3 수평부(51c)를 기준으로 제1 및 제2 연결부(53a)(53b)가 상, 하 방향으로 구부러지며 이러한 구조를 가짐으로써, 탄성 구조체(50)가 상하 진동할 수 있다.

한편, 도 6을 참조하면, 수평부(51) 및 연결부(53)는, 수직 방향으로 압착할 경우, 동일 평면상에 배치될 수 있다. 이를 위해, 제2 수평부(51b)는 제1 수평부(51a)의 제1 영역(A2)과 겹쳐지지 않도록 내측에 오목한 홈(V)을 포함할 수 있다. 그에 따라, 탄성 구조체(50)는 지면과 수직한 방향을 기준으로 어떠한 영역들 간에서도 중첩되지 않아 탄성 구조체(50)의 상하 진동을 최대한으로 활용할 수 있다.

또한, 탄성 구조체(50)의 외측 둘레는 사각 형상 외에 원형 형상일 수도 있으며, 원형일 경우에도 x축, y축 기준으로 대칭 형상을 이룰 수 있다.

아울러, 서로 다른 높이를 가지고 평행하게 배치되는 제1 내지 제3 수평부(51a)(51b)(51c)를 연결하는 연결부(53)의 길이가 종래의 스파이럴 형상의 스프링 구조보다 길어졌기 때문에, 탄성 구조체(50)가 상하 진동하는 과정에서 응력이 감소하고 이를 포함하는 진동 액츄에이터(100)의 공진 주파수에서 사용자가 원하는 만큼으로 주파수 대역을 떨어트릴 수 있다. 한편, 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)가 상하 진동하는 과정에서 응력이 감소됨을 알 수 있는 지표는 [표 1]과 같다.

	스파이럴 형상 스프링	본 발명의 탄성 구조체
0.7mm 진동 시 응력	810MPa	690MPa

뿐만 아니라, 탄성 구조체(50)가 상술한 구조를 가짐으로써, 상하 진동하는 과정에서 상하 진동 모드 외에 좌우 진동 모드, 뒤틀림 진동 모드, 그네형상 진동 모드 등 다른 모드와 더 멀리 떨어질 수 있으며, 이는 [표 2]를 통해 확인할 수 있다.

Mode	스파이럴 형상 스프링	본 발명의 탄성 구조체
1	207.57[Hz]	182.48[Hz]
2	222.15[Hz]	443.48[Hz]
3	223.46[Hz]	697.06[Hz]
4	667.11[Hz]	1376.6[Hz]
5	862.87[Hz]	1011.4[Hz]

여기서, Mode 1은 상하 진동 모드, Mode 2는 좌우 진동 모드, Mode 3은 또 다른 좌우 진동 모드, Mode 4는 뒤틀림 진동 모드, Mode 5는 그네형상 진동 모드를 의미하며, 본 발명의 탄성 구조체(50)가 상하 진동 모드의 주파수 영역과 나머지 진동 모드에서의 주파수 영역이 큰 폭으로 분리되어 사용 주파수 대역이 확장될 수 있음을 알 수 있다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)를 나타낸 도면이다.

도 8 내지 도 10을 참조하여, 제3 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)를 설명하기에 앞서, 제2 실시 예와 동일한 구성 또는 형상을 가지는 요소들에 대한 설명은 생략하도록 한다. 즉, 제2 수평부(51b)를 제외한 나머지 구성 요소들은 제2 실시 예와 동일한 바, 제2 수평부(51b)의 형상에 대해서 설명하도록 한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 제3 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)의 제2 수평부(51b)는 탄성 구조체(50)가 배치되는 진동 액츄에이터(100)의 내부면에 고정 결합되기 위해 탄성 구조체(50)의 중심점(O)을 기준으로 좌우측 방향, 전후방으로 동일한 넓이를 가지는 영역으로 이루어질 수 있다.

그에 따라, 제2 수평부(51b)는 적어도 네 개의 영역으로 이루어질 수 있으며, 제1 수평부(51a)의 제2 영역(A2)을 기준으로 좌우 대칭을 이루며 배치될 수 있다. 이와 같이, 진동 액츄에이터(100)와 고정 결합되는 면적을 최소한으로 형성함으로써, 탄성 구조체(50)가 상하 진동하는 과정에서 탄성 구조체(50)의 응력 발생을 최소화할 수 있다.

지금까지 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 탄성 구조체(50)가 일반적인 나선형 스프링이 아니라 x축, y축 기준으로 대칭을 이루는 형상으로 이루어져 나선형 스프링의 상하 진동시 발생하는 회전 모드를 제거할 수 있다. 또한, 탄성 구조체(50)가 진동 액츄에이터(100)에 고정되는 면적(제2 수평부(51b) 영역의 면적)을 최소화하여 상하 진동시 발생하는 응력 또한 감소시킬 수 있다. 또한, 각각의 수평부(51)를 연결하기 위한 연결부(53)의 형태를 쉽게 조절할 수 있어, 탄성 구조체(50)의 설계 자유도가 확보될 수 있다.

이하에서는 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)를 포함하는 진동 액츄에이터(100)에 구성과 동작에 대하여 설명하도록 한다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체(50) 와 이를 포함하는 진동 액츄에이터(100)의 수직 절단면을 나타낸 도면이다.

도 11a를 참조하면, 진동 액츄에이터(100)는 케이스(10), 코일부(20), 자석부(30), 플레이트(40), 탄성 구조체(50) 및 중량체(60)를 포함할 수 있다.

케이스(10)는 내부에 진동을 발생시키기 위한 코일부(20), 자석부(30), 플레이트(40), 탄성 구조체(50) 및 중량체(60)를 수용할 수 있도록 내부 공간이 형성될 수 있다.

이러한 내부 공간을 형성하기 위해, 케이스(10)는 하부 케이스(10a), 상부 케이스(10b), 측부 케이스(10c)로 나누어질 수 있으며, 각각의 케이스는 나누어져 각각이 코킹(caulking) 또는 본딩(Bonding) 또는 용접(Welding)을 통해 결합될 수 있다. 또한, 사용자의 설계에 따라 각 부분이 선택적으로 결합되어 형성될 수도 있다.

하부 케이스(10a)는 중심에 코일부(20)가 안착될 수 있는 돌출부(13)를 포함할 수 있다. 돌출부(13)는 하부 케이스(10a)의 중심부에서 내부 공간으로 삽입된 중공 형상으로, 프레스 또는 딥 드로잉 공법을 사용하여 형성될 수 있다. 다만, 돌출부(13)의 구조는 이에 한정되지 않는 다양한 구조가 가능할 수 있다. 예를 들어, 하부 케이스(10a)의 중심부에 중심 요크가 배치되어 코일부(20) 등 진동 액츄에이터(100) 내부에 배치된 구성 요소들을 지지할 수 있다.

한편, 돌출부(13)가 하부 케이스(10a)에 마련되고, 돌출부(13)를 중심으로 각 구성 요소들이 배치되어 있는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 돌출부(13)가 상부 케이스(10b)에 마련되어 각 구성 요소들이 진동 액츄에이터(100)의 상부 공간에 배치될 수 있으며, 하부 케이스(10a)와 상부 케이스(10b)에 마련되어 진동 액츄에이터(100) 내부 공간에서 각 구성 요소들이 한 쌍을 이루고 배치될 수 있다.

아울러, 하부 케이스(10a)는 외부 전자 장치와 고정 결합될 수 있다. 예를 들어, 외부 전자 장치는 음향 발생 장치(예. 디스플레이 모듈)일 수 있다. 이와 같이, 외부 전자 장치와 고정 결합되기 위해, 하부 케이스(10a)의 일면에 접착 부재가 배치되거나 하부 케이스(10a)를 관통하는 고정 홀(미도시)를 포함할 수 있다. 아울러, 하부 케이스(10a)가 음향 진동판으로 이루어질 수 있으며, 코일부(20)와 자석부(30) 간의 전자기 유도 현상에 의해 진동함으로써 사운드를 발생시킬 수 있다.

상부 케이스(10b)는 하부 케이스(10a)와 동일한 형상을 가지고 배치되어 내부 공간을 형성할 수 있다.

측부 케이스(10c)는 하부 케이스(10a) 및 상부 케이스(10b)의 둘레와 동일한 형상을 가지고 배치될 수 있다. 측부 케이스(10c)는 하부 케이스(10a) 및 상부 케이스(10b)의 형상에 따라 사각형, 다각형 등으로 형성될 수도 있으며, 케이스(10)의 내부 공간에 배치된 탄성 구조체(50)의 외측 둘레도 이와 동일한 사각형, 다각형 형상일 수 있다.

한편, 하부 케이스(10a), 상부 케이스(10b) 및 측부 케이스(10c)를 포함하는 케이스(10)는 내부 공간에 배치된 코일부(20) 및 자석부(30)로부터 발생되는 자계를 극대화하기 위해, 자성물질로 이루어질 수 있다. 그에 따라, 하부 케이스(10a), 상부 케이스(10b) 및 측부 케이스(10c)는 동일한 자성체로 이루어지거나, 사용자의 선택에 따라 서로 다른 자성 물질로 이루어질 수 있다.

다음으로, 코일부(20)는 코일(22) 및 코일 요크(24)를 포함함을 확인할 수 있다. 여기서, 코일(22) 및 코일 요크(24)는 하부 케이스(10a)와 결합하는 바, 케이스(10) 내부 공간에서의 상측에 배치되는 것으로 이해될 수 있다.

한편, 코일부(20)의 코일(22)은 사운드용 코일일 수 있으며, 외부로부터 전원을 공급받아 방향과 세기가 다른 자계를 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 코일(22)에 교류전류가 공급되면, 코일(22)로 유도 기전력이 발생하여 코일(22)과 접촉된 하부 케이스(10a)가 가청 주파수 대역의 신호로 진동할 수 있다.

이를 위해, 코일부(20)의 코일(22) 및 코일 요크(24)는 하부 케이스(10a)의 돌출부(13) 둘레를 따라 배치될 수 있으며, 코일 요크(24)의 상부에 코일(22)이 배치될 수 있다. 또한, 코일(22) 및 코일 요크(24)는 돌출부(11)의 둘레에 맞게 배치되기 위해 링 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 돌출부(13)에 맞게 끼워질 수 있는 홀을 포함하는 다양한 형상(예. 다각형 형상)을 가질 수 있다.

아울러, 코일부(20)의 코일 요크(24)는 돌출부(13)를 따라 코일(22)과 평행하게 배치되며, 자성 물질로 이루어져 코일(22) 내에서 발생하는 자속을 집속시키고, 유도 기전력을 증폭시킬 수 있다.

한편, 코일부(20)의 코일(22) 및 코일 요크(24)가 발생시키는 유도 기전력에 따라 코일부(20)가 진동하는 과정에서, 코일부(20)와 평행하게 배치된 자석부(30)의 공진 주파수에 대응되는 유도 기전력이 발생하는 경우, 자석부(30)가 구동될 수 있다. 예를 들어, 자석부(30)의 공진 주파수가 100Hz 내지 300Hz 를 가지도록 설계된 경우, 코일부(20)가 이에 대응되는 교류 전류를 공급받을 수 있다. 다만, 설계 조건에 따라 자석부(30)의 공진 주파수 대역은 변경될 수 있다.

자석부(30)는 코일(22)의 외측 둘레를 따라 배치될 수 있으며, 자석(32)을 포함할 수 있다. 자석부(30)는 코일부(20)에 교류 전류가 공급되면, 교류 전류의 크기 변화에 따라 상하 진동할 수 있다.

또한, 도 11a에서 자석부(30)가 하나의 자석(32)으로 도시되어 있으나, 두 개 이상의 자석(32)으로 이루어질 수 있으며, 그에 따라 자석부(30)가 보다 빠르게 진동할 수도 있다.

아울러, 자석부(30)의 상하 진동을 증폭시키기 위해, 자석부(30)의 둘레를 따라 중량체(60)가 배치될 수 있다. 여기서, 중량체(60)는 자성을 가지고 코일부(20)의 자속을 집속시키는 물질로 이루어지며, 그 외경은 측부 케이스(10c)의 내경보다 작게 형성되어, 자석부(30) 전체가 상하 진동하는 과정에서 측부 케이스(10c)와의 접촉을 방지할 수 있으며, 그에 따라 진동 액츄에이터(100)의 신뢰성을 확보할 수 있다.

플레이트(40)는 자석부(30)와 중량체(60)를 지지하며 함께 상하 진동할 수 있다. 구체적으로, 플레이트(40)는 평판 형상에 홀(미도시)을 포함할 수 있으며, 홀의 둘레는 탄성 구조체(50)의 관통 홀(H)과 동일하게 코일부(20)의 외경 보다 클 수 있으며, 평판 형상은 케이스(10)의 내부 공간의 형상과 동일할 수 있다. 예를 들어, 진동 액츄에이터(100)가 사각 형상일 경우, 플레이트(40)도 역시 사각 형상의 평면으로 이루어질 수 있다.

즉, 플레이트(40)는 자석부(30)와 중량체(60)의 상하 진동을 돕기 위해, 일면에서 탄성 구조체(50)와 결합하고, 타면에서 자석부(30) 및 중량체(60)와 결합할 수 있다.

도 11a 및 11b를 참조하면, 탄성 구조체(50)는 플레이트(40)와 일면이 결합되며, 관통 홀(H)을 포함할 수 있다. 여기서, 관통 홀(H)은 탄성 구조체(50)가 상하 진동하는 동안 진동 액츄에이터(100)의 내부 구성 요소들과 충돌하지 않기 위해 마련된 것으로, 도 11b의 탄성 구조체(50)에서 관통 홀(H)의 지름(R)은 코일부(20)의 외측 지름보다 크게 마련되어, 관통 홀(H)을 통해 탄성 구조체(50)가 코일부(20)를 관통할 수 있다.

구체적으로, 탄성 구조체(50)는 서로 이격되어 평행하게 배치되는 적어도 3개의 수평부(51) 및 서로 인접한 2개의 수평부(51)를 연결하는 연결부(53)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수평부(51)는 제1 수평부(51a), 제2 수평부(51b) 및 제1 수평부(51a)와 상기 제2 수평부(51b) 사이에 배치되는 제3 수평부(51c)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 수평부(51a) 내지 제3 수평부(51c)는 탄성 구조체(50)의 중심, 즉 진동 액츄에이터(100)의 중심을 기준으로 적어도 한 쌍이 대칭을 이루며 배치될 수 있다.

도 11a에 도시된 바와 같이, 돌출부(13)가 하부 케이스(10a)에 배치되는 경우, 탄성 구조체(50)의 제1 수평부(51a)는 플레이트(40)와 결합되고, 제2 수평부(51b)는 하부 케이스(10a)에 결합될 수 있다. 반대로, 돌출부(13)가 상부 케이스(10b)에 배치되는 경우, 탄성 구조체(50)의 제1 수평부(51a)는 플레이트(40)와 결합되고, 제2 수평부(51b)는 상부 케이스(10b)에 결합될 수 있다.

한편, 제3 수평부(51c)는 진동 액츄에이터(100) 내부 구성 요소 중 어떠한 구성 요소와도 결합되지 않은 상태로 상하 진동하기 때문에, 사용자의 설계에 따라 탄성 구조체(50)의 제3 수평부(51c) 위치를 진동 액츄에이터(100)의 중심을 기준으로 멀거나 가깝게 설계할 수 있다. 이와 같이, 제3 수평부(51c)가 진동 액츄에이터(100)의 중심을 기준으로 멀리 떨어지는 경우, 사용 주파수 대역을 보다 넓게 확장시킬 수 있다.

또 다른 한편, 탄성 구조체(50)는 서로 인접한 2개의 수평부(51)를 연결하기 위한 연결부(53)가 적어도 3개 마련될 수 있다. 구체적으로, 연결부(53)는 제1 수평부(51a)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부(53a) 그리고 제2 수평부(51b)와 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제2 연결부(53b)를 포함할 수 있으며, 연결부(53)는 직선 형상을 가지고 각 수평부(51)를 경사지게 연결할 수 있다.

아울러, 탄성 구조체(50)는 자성을 가지는 물질로 형성할 수 있으며, 그에 따라 자석부(30)의 상하 진동을 보조할 수도 있다.

또한, 탄성 구조체(50)는 플레이트(40), 하부 케이스(10a) 및 상부 케이스(10b)와 용접 방식으로 고정 결합될 수 있으며, 그에 따라 탄성 구조체(50)의 고정력이 상승하여, 원하는 공진 주파수를 정확하게 설정할 수 있다.

지금까지 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)를 포함하는 진동 액츄에이터(100)의 구성에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 진동 액츄에이터(100)의 내부에 배치되는 탄성 구조체(50)가 진동 액츄에이터(100)의 케이스(10)와 동일한 형상을 가지되, 내부 형상에 변형을 주어 회전 모드를 제거하고 공간 배치의 비효율성을 개선할 수 있다.

이하에서는 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)를 포함하되, 도 11에 도시된 구조와는 상이한 진동 액츄에이터(100)에 대하여 설명하도록 한다.

도 12a 및 12b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)가 포함된 또 다른 구조의 진동 액츄에이터(100)의 수직 절단면을 나타낸 도면이다.

도 12a를 참조하면, 진동 액츄에이터(100)는 케이스(10), 코일부(20), 자석부(30), 플레이트(40), 탄성 구조체(50) 및 중량체(60)를 포함할 수 있다.

케이스(10)는 내부에 진동을 발생시키기 위한 코일부(20), 자석부(30), 플레이트(40), 탄성 구조체(50) 및 중량체(60)를 수용할 수 있도록 내부 공간이 형성될 수 있다.

이러한 내부 공간을 형성하기 위해, 케이스(10)는 하부 케이스(10a), 상부 케이스(10b), 측부 케이스(10c)로 나누어질 수 있으며, 각각의 케이스는 나누어져 각각이 코킹(caulking) 또는 본딩(Bonding) 또는 용접(Welding)을 통해 결합될 수 있다. 또한, 사용자의 설계에 따라 각 부분이 선택적으로 결합되어 형성될 수도 있다.

하부 케이스(10a) 및 상부 케이스(10b)는 서로 동일한 형상을 가지고 배치되며, 측부 케이스(10c)를 통해 내부 공간을 형성할 수 있다. 또한, 하부 케이스(10a) 및 상부 케이스(10b)는 중심에 자석부(30)가 고정 결합될 수 있는 고정 단턱(11)을 포함할 수 있다.

한편, 하부 케이스(10a) 또는 상부 케이스(10b)는 외부 전자 장치와 고정 결합될 수 있다. 예를 들어, 외부 전자 장치는 음향 발생 장치(예. 디스플레이 모듈)일 수 있다. 이와 같이, 외부 전자 장치와 고정 결합되기 위해, 하부 케이스(10a) 또는 상부 케이스(10b)의 일면에 접착 부재가 배치되거나 하부 케이스(10a) 또는 상부 케이스(10b)를 관통하는 고정 홀(미도시)를 포함할 수 있다. 아울러, 하부 케이스(10a) 또는 상부 케이스(10b)가 음향 진동판으로 이루어질 수 있으며, 코일부(20)와 자석부(30) 간의 전자기 유도 현상에 의해 진동함으로써 사운드를 발생시킬 수 있다.

측부 케이스(10c)는 하부 케이스(10a) 및 상부 케이스(10b)의 둘레와 동일한 형상을 가지고 배치될 수 있다. 측부 케이스(10c)는 하부 케이스(10a) 및 상부 케이스(10b)의 형상에 따라 사각형, 다각형 등으로 형성될 수도 있으며, 케이스(10)의 내부 공간에 배치된 탄성 구조체(50)의 외측 둘레도 이와 동일한 사각형, 다각형 형상일 수 있다.

한편, 하부 케이스(10a), 상부 케이스(10b) 및 측부 케이스 (10c)를 포함하는 케이스(10)는 내부 공간에 배치된 코일부(20) 및 자석부(30)로부터 발생되는 자계를 극대화하기 위해, 자성물질로 이루어질 수 있다. 그에 따라, 하부 케이스(10a), 상부 케이스(10b) 및 측부 케이스(10c)는 동일한 자성체로 이루어지거나, 사용자의 선택에 따라 서로 다른 자성 물질로 이루어질 수 있다.

코일부(20)는 케이스(10)에 고정된 자석부(30)의 둘레를 따라 배치되는 코일(22)을 포함하며, 상하 진동할 수 있다.

한편, 코일부(20)의 코일(22)은 사운드용 코일일 수 있으며, 외부로부터 교류 전원을 공급받아 방향과 세기가 다른 자계를 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 코일(22)에 교류 전류가 공급되면, 코일(22)로 유도 기전력이 발생하여 코일(22)과 접촉된 상부 케이스(10b)가 가청 주파수 대역의 신호로 진동할 수 있다.

아울러, 코일부(20)의 상하 진동을 증폭시키기 위해, 코일부(20)의 둘레를 따라 중량체(60)가 배치될 수 있다. 여기서, 중량체(60)는 자성을 가지고 코일부(20)의 자속을 집속시키는 물질로 이루어지며, 그 외경은 측부 케이스(10c)의 내경보다 작게 형성되어, 자석부(30) 전체가 상하 진동하는 과정에서 측부 케이스(10c)와의 접촉을 방지할 수 있으며, 그에 따라 진동 액츄에이터(100)의 신뢰성을 확보할 수 있다.

자석부(30)는 하부 케이스(10a) 및 상부 케이스(10b)의 중심 영역에 고정되며, 자석부(30)의 둘레를 따라 교류 전류가 공급되는 코일부(20)가 배치되어, 코일부(20)가 상하 진동할 수 있다. 구체적으로, 자석부(30)는 하부 케이스(10a)에 고정되는 제1 자석(30a), 상부 케이스(10b)에 고정되는 제2 자석(30b) 그리고 제1 자석(30a)과 제2 자석(30b) 사이에 배치되는 요크(30c)를 포함할 수 있으며, 제1 자석(30a)과 제2 자석(30b)이 마주보는 면에서 같은 극을 가지도록 배치시켜 코일부(20)가 상하 진동할 수 있다.

플레이트(40)는 코일부(20)와 중량체(60)를 지지하며 함께 상하 진동할 수 있다. 구체적으로, 플레이트(40)는 평판 형상에 홀(미도시)을 포함할 수 있으며, 홀의 둘레는 탄성 구조체(50)의 관통 홀(H)과 동일하게 자석부(30)의 외경 보다 클 수 있으며, 평판 형상은 케이스(10)의 내부 공간의 형상과 동일할 수 있다. 예를 들어, 진동 액츄에이터(100)가 사각 형상일 경우, 플레이트(40)도 역시 사각 형상의 평면으로 이루어질 수 있다.

즉, 플레이트(40)는 코일부(20)와 중량체(60)의 상하 진동을 돕기 위해, 일면에서 탄성 구조체(50)와 결합하고, 타면에서 코일부(20) 및 중량체(60)와 결합할 수 있다.

도 12의 (a) 및 (b)를 참조하면, 탄성 구조체(50)는 플레이트(40)와 일면이 결합되며, 관통 홀(H)을 포함할 수 있다. 여기서, 관통 홀(H)은 탄성 구조체(50)가 상하 진동하는 동안 진동 액츄에이터(100)의 내부 구성 요소들과 충돌하지 않기 위해 마련될 수 있다.

한편, 도 12b에서 탄성 구조체(50)의 관통 홀(H)은 자석부(30)의 형상과 동일하게 원형을 이루고 있으나, 자석부(30)가 사각 형상일 경우 탄성 구조체(50)의 관통 홀(H)도 이와 동일하게 사각형으로 이루어질 수 있다.

즉, 관통 홀(H)은 원형 관통 홀 또는 사각형 관통 홀, 이에 제한되지 않는 다각형 관통 홀을 포함하며, 원형 관통 홀일 경우, 관통 홀(H)의 지름(R1)이 진동 액츄에이터(100)의 지름(R2) 대비 1/5 내지 1/4배일 수 있다. 예를 들어, 관통 홀(H)의 지름(R1)이 진동 액츄에이터(100)의 지름(R2) 대비 1/5 미만일 경우, 자석부(30)를 관통시키기 못하고 충돌하여 진동 효율이 떨어질 수 있으며, 관통 홀(H)의 지름(R1)이 진동 액츄에이터(100)의 지름(R2) 대비 1/4 초과일 경우, 코일부(20)의 상하 진동을 증폭시켜주지 못하여 이 역시 진동 효율이 떨어질 수 있다. 그에 따라, 관통 홀(H)의 지름(R1)은 진동 액츄에이터(100)의 지름(R2) 대비 1/5 내지 1/4일 수 있으며, 탄성 구조체(50)에 형성된 관통 홀(H)을 통해 탄성 구조체(50)가 자석부(30)를 관통할 수 있다.

탄성 구조체(50)의 형상과 관련하여 보다 구체적으로 설명하면, 탄성 구조체(50)는 서로 이격되어 평행하게 배치되는 적어도 3개의 수평부(51) 및 서로 인접한 2개의 수평부(51)를 연결하는 연결부(53)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수평부(51)는 제1 수평부(51a), 제2 수평부(51b) 및 제1 수평부(51a)와 상기 제2 수평부(51b) 사이에 배치되는 제3 수평부(51c)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 수평부(51a) 내지 제3 수평부(51c)는 탄성 구조체(50)의 중심, 즉 진동 액츄에이터(100)의 중심을 기준으로 적어도 한 쌍이 대칭을 이루며 배치될 수 있다.

도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 플레이트(40)가 코일부(20)의 상측면에서 결합되는 경우, 탄성 구조체(50)의 제1 수평부(51a)는 플레이트(40)와 결합되고, 제2 수평부(51b)는 상부 케이스(10b)에 결합될 수 있다. 반대로, 플레이트(40)가 코일부(20)의 하측면에서 결합되는 경우, 탄성 구조체(50)의 제1 수평부(51a)는 플레이트(40)와 결합되고, 제2 수평부(51b)는 하부 케이스(10a)에 결합될 수 있다.

한편, 제3 수평부(51c)는 진동 액츄에이터(100) 내부 구성 요소 중 어떠한 구성 요소와도 결합되지 않은 상태로 상하 진동하기 때문에, 사용자의 설계에 따라 탄성 구조체(50)의 제3 수평부(51c) 위치를 진동 액츄에이터(100)의 중심을 기준으로 멀거나 가깝게 설계할 수 있다. 이와 같이, 제3 수평부(51c)가 진동 액츄에이터(100)의 중심을 기준으로 멀리 떨어지는 경우, 사용 주파수 대역을 보다 넓게 확장시킬 수 있다.

또 다른 한편, 탄성 구조체(50)는 서로 인접한 2개의 수평부(51)를 연결하기 위한 연결부(53)가 적어도 3개 마련될 수 있다. 구체적으로, 연결부(53)는 제1 수평부(51a)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부(53a) 그리고 제2 수평부(51b)와 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제2 연결부(53b)를 포함할 수 있으며, 연결부(53)는 직선 형상을 가지고 각 수평부(51)를 경사지게 연결할 수 있다.

아울러, 탄성 구조체(50)는 자성을 가지는 물질로 형성할 수 있으며, 그에 따라 자석부(30)의 상하 진동을 보조할 수도 있다.

또한, 탄성 구조체(50)는 플레이트(40), 하부 케이스(10a) 및 상부 케이스(10b)와 용접 방식으로 고정 결합될 수 있으며, 그에 따라 탄성 구조체(50)의 고정력이 상승하여, 원하는 공진 주파수를 정확하게 설정할 수 있다.

지금까지 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄성 구조체(50)를 포함하는 또 다른 구조의 진동 액츄에이터(100)의 구성에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 진동 액츄에이터(100)에 배치되는 탄성 구조체(50)가 각기 다른 높이를 가지는 3개의 수평면으로 이루어지고, 이를 연결하는 연결부가 y축 방향으로 긴 직선 형상으로 이루어짐으로써, 상하 진동에 따른 응력 발생을 최소화하고 공진 주파수에서 사용자가 원하는 만큼 주파수를 떨어트릴 수 있다. 또한, 기존의 탄성력을 제공하기 위해서 나선 형상을 가져야 한다는 관점에서 벗어나 탄성 구조체(50)가 진동 액츄에이터(100)의 형상에 맞게 사각형상으로 이루어져, 회전 모드 발생에 따른 불필요한 터치를 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 진동 액츄에이터가 적용되는 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시 예들에서, 전자 장치는 가전제품(home appliance)일 수 있다. 가전제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱박스(set-top box), 홈 오토메이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시 예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 내비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도제어기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시 예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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.

100: 진동 액츄에이터
10: 케이스
10a: 하부 케이스
10b: 상부 케이스
10c: 측부 케이스
11: 고정 단턱
13: 돌출부
20: 코일부
22: 코일
24: 코일 요크
30: 자석부
30a: 제1 자석
30b: 제2 자석
30c: 요크
32: 자석
40: 플레이트
50: 탄성 구조체
51: 수평부
51a: 제1 수평부
51b: 제2 수평부
51c: 제3 수평부
53: 연결부
53a: 제1 연결부
53b: 제2 연결부
60: 중량체

Claims (18)

1. 내부 공간을 형성하는 케이스(10);
   상기 내부 공간에 배치되는 코일부(20) 및 자석부(30);
   상기 코일부(20) 또는 자석부(30)와 고정 결합되는 플레이트(40); 및
   상기 플레이트(40)와 일면이 결합되며, 관통 홀(H)을 포함하는 탄성 구조체(50); 를 포함하되,
   상기 탄성 구조체(50)는,
   서로 이격되어 평행하게 배치되는 적어도 3개의 수평부(51); 및
   서로 인접한 2개의 수평부를 연결하는 연결부(53)를 포함하는 진동 액츄에이터(100).
2. 제1항에 있어서,
   상기 수평부(51)는,
   제1 수평부(51a), 제2 수평부(51b) 및 상기 제1 수평부(51a)와 상기 제2 수평부(51b) 사이에 배치되는 제3 수평부(51c)를 포함하고,
   상기 제1 수평부(51a)는 상기 플레이트(40)와 결합되고,
   상기 제2 수평부(51b)는 상기 케이스(10)와 결합되는, 진동 액츄에이터(100).
3. 제2항에 있어서,
   상기 연결부(53)는,
   상기 제1 수평부(51a)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부(53a); 및
   상기 제2 수평부(51b)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제2 연결부(53b);
   를 포함하는 진동 액츄에이터(100).
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 수평부(51a) 내지 제3 수평부(51c)는,
   상기 진동 액츄에이터의 중심을 기준으로 적어도 한 쌍이 대칭을 이루며 배치되는, 진동 액츄에이터(100).
5. 제1항에 있어서,
   상기 탄성 구조체(50)는,
   수직 방향으로 압착할 경우, 상기 적어도 3개의 수평부(51)와 상기 연결부(53)가 동일 평면상에 배치되는, 진동 액츄에이터(100).
6. 제2항에 있어서,
   상기 자석부(30)는,
   상기 케이스(10)의 내부 공간중심에 고정되며,
   상기 탄성 구조체(50)는,
   상기 관통 홀(H)을 통해 상기 탄성 구조체(50)가 상기 자석부(30)를 관통하는, 진동 액츄에이터(100).
7. 제6항에 있어서,
   상기 관통 홀(H)은,
   원형 관통 홀 또는 사각형 관통 홀을 포함하고,
   상기 원형 관통 홀의 지름은,
   상기 진동 액츄에이터(100)의 지름 대비 1/5 배 내지 1/4 배인, 진동 액츄에이터(100).
8. 제6항에 있어서,
   상기 코일부(20)의 둘레를 따라 배치되는 중량체(60); 를 더 포함하고,
   상기 플레이트(40)는,
   일면에서 상기 제1 수평부(51a) 또는 상기 제2 수평부(51b)와 결합되고,
   타면에서 상기 코일부(20) 및 상기 중량체(60)와 결합되는 진동 액츄에이터(100).
9. 제6항에 있어서,
   상기 자석부(30)는,
   상기 케이스(10)의 하부에 고정되는 제1 자석(30a);
   상기 케이스(10)의 상부에 고정되는 제2 자석(30b);
   상기 제1 자석(30a)과 상기 제2 자석(30b) 사이에 배치되는 요크(30c); 를 포함하는 진동 액츄에이터(100).
10. 제9항에 있어서,
    상기 코일부(20)는,
    외부로부터 전원을 공급받아 유도 기전력을 발생시키는 코일(22)이 상기 자석부(30)의 둘레를 따라 배치되는, 진동 액츄에이터(100).
11. 제2항에 있어서,
    상기 케이스(10)는,
    중심부에 코일부(20)가 안착되는 돌출부(13); 를 포함하는 진동 액츄에이터(100).
12. 제11항에 있어서,
    상기 코일부(20)는,
    외부로부터 전원을 공급받아 유도 기전력을 발생시키는 코일(22); 및
    자속을 집속시키며, 자성 물질로 이루어지는 코일 요크(24);
    를 포함하는 진동 액츄에이터(100).
13. 제11항에 있어서,
    상기 탄성 구조체(50)는,
    상기 관통 홀(H)을 통해 상기 탄성 구조체(50)가 상기 코일부(20)를 관통하는, 진동 액츄에이터(100).
14. 제11항에 있어서,
    상기 자석부(30)의 둘레를 따라 배치되는 중량체(60); 를 더 포함하고,
    상기 플레이트(40)는,
    일면에서 상기 제1 수평부(51a) 또는 상기 제2 수평부(51b)와 결합되고,
    타면에서 상기 자석부(30) 및 상기 중량체(60)와 결합되는 진동 액츄에이터(100).
15. 서로 이격되어 평행하게 배치되는 적어도 3개의 수평부(51); 및
    서로 인접한 2개의 수평부(51)를 연결하는 연결부(53); 를 포함하되,
    상기 수평부(51)는,
    동일한 중심축을 가지고 대칭 형상을 이루는 제1 수평부(51a)와 제2 수평부(51b); 및
    상기 제1 수평부(51a)와 상기 제2 수평부(51b) 사이에 배치되는 제3 수평부(51c); 를 포함하고,
    상기 연결부(53)는,
    상기 제1 수평부(51a)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부(53a); 및
    상기 제2 수평부(51b)와 상기 제3 수평부(51c)를 연결하는 적어도 두 개의 제2 연결부(53b); 를 포함하는 탄성 구조체(50).
16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 연결부(53a) 및 상기 제2 연결부(53b)는 각각,
    상기 제1 수평부(51a)와 상기 제3 수평부(51c), 상기 제2 수평부(51b)와 상기 제3 수평부(51c) 사이를 경사지게 연결하는, 탄성 구조체(50).
17. 제15항에 있어서,
    상기 수평부(51) 및 상기 연결부(53)는,
    상기 수평부(51)와 수직한 방향으로 압착할 경우, 동일 평면상에 배치되는, 탄성 구조체(50).
18. 제15항에 있어서,
    상기 수평부(51) 및 상기 연결부(53)는,
    상기 탄성 구조체(50)의 중심을 지나며 서로 수직한 중심축을 기준으로 대칭 형상을 이루는, 탄성 구조체(50).

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