WO2024085526A1 - 리드선 및 서스펜션이 일체화된 pcb 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터 - Google Patents

리드선 및 서스펜션이 일체화된 pcb 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터 Download PDF

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WO2024085526A1
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lead wire
coil
pcb plate
suspension
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PCT/KR2023/015686
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Inventor
김동만
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주식회사 엑추워드
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
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    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/04—Construction, mounting, or centering of coil

Definitions

  • the present invention relates to a vibration actuator, and more specifically, to a stick-type vibration actuator implemented to transmit vibration to a vibration target.
  • a vibration driver is a device for transmitting vibration to a vibrating object.
  • a vibration driver is used that removes the diaphragm from a so-called cone-type speaker device and attaches either a circular magnet or a circular voice coil directly to the vibrating object.
  • This cone-type vibration driver has the disadvantage that it must be attached to a flat surface in order to bond an oval-shaped bobbin, and when the size of the vibration driver unit is large, the magnetic body becomes large in a circular shape to maintain the circular structure, resulting in a large weight. It is difficult to transmit vibration energy efficiently, and the bonding force of the bobbin itself is weak compared to its weight, making it difficult to use for a long time by attaching it to a vibrating object.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 10-1469555 discloses a 'vibrating speaker', which is attached to an artificial structure and provides sound or vibration.
  • a plate-shaped mastoid that utilizes the magnetic body of a magnet and voice coil to provide sound or vibration to an artificial structure, but because it has a circular vibration structure, it has similar problems as the cone-type vibration driver described above. I'm doing it.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent No. 10-1469555
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent No. 10-2044846
  • Patent Document 3 Republic of Korea Patent No. 10-2186836
  • the present invention was developed to solve the above-mentioned problems.
  • an ultra-slim vibration actuator with haptic function is actively responding to the development of various Haptic Device products that implement the sense of touch, such as the Haptic Glove. We would like to provide.
  • a vibration actuator including a PCB plate with integrated lead wire and suspension includes a frame forming an outline; a pair of magnetic bodies spaced left and right fixed to the inside of the frame; a coil plate including a coil disposed between the pair of magnetic bodies; A PCB plate located on top of the coil plate; and a damper located at the bottom of the coil plate.
  • the PCB plate may be formed with a plurality of bridges having a suspension function and a lead wire for connecting to an external power source.
  • the PCB plate may be composed of a border, a center plate located at the inner center of the border, and a plurality of bridges connecting the border and the center plate.
  • one end of the lead wire is formed with copper foil for an external lead wire for soldering connection with an external lead wire
  • the other end of the lead wire is formed with copper foil for a coil plate for soldering connection with the coil of the coil plate
  • a terminal block is further formed at one end of the PCB plate, the copper foil for the external lead wire is formed on the terminal block, and the copper foil for the coil plate is formed on one end and the other end of the center plate.
  • the copper foil for the coil plate may penetrate the center plate and be formed on the upper and lower surfaces of the center plate.
  • the bridges are preferably formed in a shape that has a bend in one or more places, and are formed in the same number and shape on the left and right sides with respect to the center plate.
  • the PCB plate preferably has one end of the lead wire formed with copper foil for an external lead wire for soldering connection to an external lead wire, and the other end of the lead wire formed with copper foil for a coil plate for soldering connection with the coil of the coil plate. do.
  • a terminal block is further formed at one end of the PCB plate, the copper foil for the external lead wire is formed on the terminal block, and the copper foil for the coil plate may be formed at a position corresponding to the coil plate located at the bottom of the PCB plate. there is.
  • both ends of the pair of magnetic bodies are each coupled to a guide, and the guide may be fastened to the frame by a bolt through a through hole.
  • vent holes are formed on both sides of the frame to radiate heat from the coil plate due to the operation of the internal magnetic circuit to the outside.
  • vibration actuator that can be ultra-slim compared to existing vibration actuators by using a PCB plate that integrates the lead wire and suspension device.
  • FIG. 1 is a basic conceptual diagram of a vibration actuator including a PCB plate with integrated lead wire and suspension according to the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of a vibration actuator including a PCB plate with integrated lead wire and suspension according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a vibration actuator including a PCB plate with integrated lead wire and suspension according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 2.
  • Figure 5 is a cross-sectional view taken along line B-B of Figure 2.
  • Figure 6 is a perspective view of a PCB plate of a vibration actuator including a PCB plate with integrated lead wires and suspension according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a basic conceptual diagram of a vibration actuator including a PCB plate with integrated lead wire and suspension according to the present invention.
  • (A) is a structural diagram in which the magnetic body 20 vibrates up and down
  • (B) is a structural diagram in which the coil plate 30 vibrates up and down.
  • the vibration driver may be configured to include an external body 10, a magnetic body 20, a coil plate 30, and a suspension 40.
  • the external body 10 may be in the form of a square frame or a long rectangular structure in the shape of a bar, and may be attached to a vibrating object.
  • the magnetic body 20 and the coil plate 30 may constitute the magnetic circuit unit 60.
  • induced electromotive force is generated by Fleming's left-hand rule and Lorentz law, and the magnetic body 20 vibrates up and down by the fixed coil plate 30.
  • the magnetic body 20 is connected to the external body 10 using the suspension 40 as a medium, so that it can vibrate up and down, and transmits the vibration to the vibrating object through the suspension 40.
  • the vibration target corresponds to an object that requires a vibration effect according to sound, for example, a vibrating chair to create a 4D effect in a theater, clothing, gloves, etc. related to games in the 4D game industry, and experience halls.
  • This may include objects that require internal vibration, wearable devices with a four-dimensional vibration mechanism, etc.
  • the magnetic circuit unit 60 includes a pair of opposing magnetic bodies 20 spaced at a predetermined interval, and a coil plate 30 positioned between the pair of magnetic bodies 20.
  • the pair of magnetic bodies 20 facing each other may have the same configuration and may be composed of a magnet and upper and lower magnet plates (yokes) located on the upper and lower surfaces of the magnet.
  • the magnets provided in the opposing magnetic bodies 20 have opposite polarities so that attractive forces can act on each other, and the coil plate 30 maintains the same distance so that it can receive the same magnetic force from the magnetic bodies 20 on both sides. It is desirable.
  • the coil plate 30 has a structure in which the upper and lower ends are fixed, and as the coil plate 30 is fixed, a mechanism is formed in which the magnetic bodies 20 on both sides vibrate up and down.
  • the magnetic body 20 may be connected to the base frame.
  • the coil plate 30 may be a printed circuit board (PCB) or FPCB, and the coil may be pattern-printed in the form of a track.
  • PCB printed circuit board
  • FPCB field-programmable gate array
  • the vibration driver may be configured to include an external body 10, a magnetic body 20, a coil plate 30, and a suspension 40.
  • the external body 10 may be in the form of a square frame or a long rectangular structure in the shape of a bar, and may be attached to a vibrating object.
  • the magnetic body 20 and the coil plate 30 may constitute the magnetic circuit unit 60.
  • induced electromotive force is generated by Fleming's left-hand rule and Lorentz law, and the coil plate 30 is vibrated up and down by the fixed magnetic body 20.
  • the upper end of the coil plate 30 is connected to the external body 10 using the suspension 40 as a medium, and the lower end is connected to the damper 50 to enable up and down vibration, and the vibration target is vibrated through the suspension 40. will be delivered.
  • a vibration actuator with a structure in which the magnetic body 20 vibrates up and down or a structure in which the coil plate 30 vibrates up and down can be implemented according to the structures in Figures 1 (A) and (B).
  • FIG. 2 is a perspective view of a vibration actuator including a PCB plate with integrated lead wires and suspension according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a vibration actuator including a PCB plate with integrated lead wire and suspension according to an embodiment of the present invention. It is an exploded perspective view
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 2
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 2.
  • the vibration actuator 100 includes a frame 110, a magnetic body 120, a coil plate 130, a PCB plate 140, and a damper 150. ) and a guide 160.
  • the frame 110 can be manufactured by resin molding, has a long rectangular shape in the shape of a bar, and can be formed in a box shape or a structure with upper and lower sides and pillars formed at the corners.
  • Frame 110 may be the external housing of vibration actuator 100.
  • the magnetic circuit part formed by the magnetic body 120 and the coil plate 130 is located at the center of the frame 110, and the magnetic circuit part has the coil plate 130 located at the center, and is equally spaced on both sides of the coil plate 130. It may be composed of a pair of magnetic bodies 120 spaced apart.
  • the magnetic body 120 may be composed of a pair of opposing magnets 121 and a pair of yokes 122 joined to the upper and lower surfaces of the pair of magnets 121.
  • Elongated vent holes (Vent Holes, 111) that can dissipate heat from the magnetic circuit and voice coil to the outside may be formed on both sides of the frame 110.
  • the guide 160 may be fastened to the frame 110 by fastening the pair of magnetic bodies 120 to both ends.
  • the coil plate 130 may be a PCB, and the conductive coil must be patterned in the form of a track.
  • the upper end of the coil plate 130 may be connected to the PCB plate 140 in an upright state, and the lower end may be bonded to the damper 150.
  • the damper 50 may be made of cloth to have a wrinkled shape, or may be made of elastic material to have a wrinkled shape, and a metal suspension may be used as a damper.
  • a magnet is located in the center of the pair of magnetic bodies 120, and magnet plates (yokes) may be attached to the upper and lower surfaces of the magnets.
  • the pair of magnetic bodies 120 have a structure in which each end is fastened to the guide 160 and is inserted into the left and right insert grooves of the frame 110 and fixed to the frame 110.
  • the magnetic body 120 formed by the magnet 121 and the yoke 122 is fitted and coupled to the guide 160, and is connected to the frame 110 through the fastening hole 161 formed at the center of the guide 160.
  • ) may have a structure that is fastened to the tab 112 formed at the bottom of the tab 112 using a bolt or the like.
  • the PCB plate 140 may be formed with a lead wire to apply external power to the coil plate 130, and may have a suspension structure capable of transmitting up and down vibration of the coil plate 130.
  • the coil plate 130 constituting the magnetic circuit vibrates up and down, and the up and down vibration energy is transmitted through the frame through the suspension and damper 50. Vibration can be transmitted to the target through (110).
  • Figure 6 is a perspective view of a PCB plate of a vibration actuator including a PCB plate with integrated lead wires and suspension according to an embodiment of the present invention.
  • the vertical vibration energy of the vibration actuator 100 of the present invention may have a structure generated by the vertical vibration of the coil plate 130.
  • the coil plate 130 is connected to the PCB plate 140 at the top and the damper 150 at the bottom to implement a vertical vibration mechanism.
  • Figure 6 (A) is a perspective view showing one side of the PCB plate 140, and (B) is a perspective view showing the other side of the PCB plate 140.
  • the PCB plate 140 according to the present invention is a newly proposed configuration in the present invention to implement an ultra-slim vibration actuator.
  • the PCB plate 140 is bonded to the top of the frame 110, and a plurality of bridges 142 having a suspension function that can smoothly control the vertical vibration of the coil plate 130 may be formed,
  • An ultra-slim vibration actuator is formed by forming copper foils 145a, 145b for external lead wires for soldering connection with the lead wire and copper foils 147a, 147b for the coil plate for soldering connection with the coil plate 130 to enable external signal input. (Actuator) development is possible.
  • the PCB plate 140 performs the function of suspension by connecting the border 141, the center plate 143 located at the inner center of the border 141, and the border 141 and the center plate 143.
  • the bridge 142 can connect the edge 141 and the center plate 143 on both sides, can be shaped to have a bend in one or more places to add vibration force, and can be formed on the left and right for left and right vibration balance. It is desirable to form the same number and shape (left and right based on the center plate 143).
  • one lead wire 144 is connected from the copper foil for external lead wire 145a formed in the terminal block 146, along the edge 141, through the bridge 142, and into the center plate 143. It is connected to a set of copper foils 147a, and the other lead wire 144 is connected from the copper foil 145b for the external lead wire formed in the terminal block 146 to the center plate 143 via the bridge 142 along the edge 141. It may be configured to be connected to the copper foil 147b at the other end.
  • the copper foils 147a and 147b of (B), which mark the lower part of the PCB 140, are soldered to the + and - terminals of the coil plate 130 so that the PCB 140 and the coil plate 130 can be electrically and mechanically connected. do.
  • the copper foils 147a and 147b for coil plates have a structure in which they penetrate the PCB plate 140 and are positioned on both sides of the center plate 143.
  • the vibration actuator 100 of the present invention meets the basic task of adding vibration energy to a vibration target through the PCB 140, which integrates the structure of the lead wire and suspension, and the demand for miniaturization of various Haptic Device products.
  • a vibration actuator that can be made ultra-slim.

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Abstract

본 발명은 진동 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동 목적물에 진동을 전달할 수 있도록 구현된 스틱 형태의 진동 액추에이터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터는, 외곽을 이루는 프레임; 상기 프레임 내측에 고정되는 좌우로 이격된 한 쌍의 자기체; 상기 한 쌍의 자기체 사이에 배치되는 코일을 포함하는 코일판; 상기 코일판의 상단에 위치되는 PCB 플레이트; 및 상기 코일판의 하단에 위치되는 댐퍼;를 포함하고, 상기 PCB 플레이트는 서스펜션(Suspension) 기능의 다수개의 브릿지가 형성되고, 외부 전원과 연결하기 위한 리드선(Lead Wire)이 형성될 수 있다.

Description

리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터
본 발명은 진동 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동 목적물에 진동을 전달할 수 있도록 구현된 스틱 형태의 진동 액추에이터에 관한 것이다.
진동 드라이버는 진동 목적물에 진동을 전달하기 위한 장치를 말한다.
종래에는 소위 말하는 콘(Cone)형 스피커 장치에서 진동판을 제거하고, 원형의 자석과 원형의 보이스 코일 중에서 어느 하나를 진동 목적물에 직접 부착하는 진동 드라이버가 사용되고 있다.
이러한 콘형 진동 드라이버는 타원형의 보빈을 본딩하기 위해서 반드시 평평한 면에 부착되어야 하는 단점이 있고, 진동 드라이버의 유니트의 사이즈가 큰 경우에는 원형 구조물을 유지하기 위해서 자기체가 원형으로 커지게 되어 무게가 많이 나가게 되고 효율적인 진동 에너지 전달이 어렵고, 또한 무게에 비하여 보빈 자체의 본딩력이 약하여 진동 목적물에 부착하여 장기간 사용이 어렵게 된다.
대한민국 등록특허공보 10-1469555에는 '진동 스피커'가 개시되며, 이는 인조구조물에 부착되어 소리나 진동을 함께 제공하게 된다.
마그네트와 보이스코일의 자기체를 활용하여 소리나 진동을 인조구조물에 제공하도록 하는 판상의 매스토이드를 제공하고 있으나, 원형의 진동 구조를 가진다는 점에서 상술한 콘형 진동 드라이버와 같은 유사한 문제들을 내포하고 있다.
이러한 종래의 문제점을 해결하고자 본 출원인은 대한민국 등록특허 10-2044846의 '스틱형 진동 드라이버' 및 대한민국 등록특허 10-2186836의 '평판형 진동 드라이버'를 개발하여 특허 등록을 받은 바 있지만, 전자 기기의 소형화에 따라 진동 장치도 소형화 및 슬림화의 요구가 커지고 있어 이에 대한 능동적 대응이 필요하다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허 10-1469555
(특허문헌 2) 대한민국 등록특허 10-2044846
(특허문헌 3) 대한민국 등록특허 10-2186836
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, VR, METAVERSE 수요가 급상승함에 있어, Haptic Glove 등 촉각을 구현하는 다양한 Haptic Device 제품 개발에 능동적으로 대응하여 Haptic(촉각) 기능을 가진 초슬림 진동 액추에이터를 제공하고자 한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터는, 외곽을 이루는 프레임; 상기 프레임 내측에 고정되는 좌우로 이격된 한 쌍의 자기체; 상기 한 쌍의 자기체 사이에 배치되는 코일을 포함하는 코일판; 상기 코일판의 상단에 위치되는 PCB 플레이트; 및 상기 코일판의 하단에 위치되는 댐퍼;를 포함하고, 상기 PCB 플레이트는 서스펜션(Suspension) 기능의 다수개의 브릿지가 형성되고, 외부 전원과 연결하기 위한 리드선(Lead Wire)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 PCB 플레이트는 테두리, 상기 테두리의 내측 중심에 위치되는 중심 플레이트, 상기 테두리와 상기 중심 플레이트 사이를 연결하는 다수개의 브릿지로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 PCB 플레이트는 상기 리드선의 일단은 외부 리드선과의 납땜 연결을 위한 외부 리드선용 동박이 형성되고, 상기 리드선의 타단은 상기 코일판의 코일과 납땜 연결을 위한 코일판용 동박이 형성되고, 상기 PCB 플레이트의 일단에는 단자대가 더 형성되고, 상기 외부 리드선용 동박은 상기 단자대 상에 형성되고, 상기 코일판용 동박은 상기 중심 플레이트의 일단부와 타단부에 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 코일판용 동박은 상기 중심 플레이트를 관통하여 상기 중심 플레이트의 상하면에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 브릿지는 한 군데 이상에서의 굴곡을 갖는 모양으로 형성되고, 상기 중심 플레이트를 기준으로 좌우 동일한 갯수와 동일한 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 PCB 플레이트는 상기 리드선의 일단은 외부 리드선과의 납땜 연결을 위한 외부 리드선용 동박이 형성되고, 상기 리드선의 타단은 상기 코일판의 코일과 납땜 연결을 위한 코일판용 동박이 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 PCB 플레이트의 일단에는 단자대가 더 형성되고, 상기 외부 리드선용 동박은 상기 단자대 상에 형성되고, 상기 코일판용 동박은 상기 PCB 플레이트의 하단에 위치한 상기 코일판에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 자기체의 양단 각각은 가이드에 결합되고, 상기 가이드는 관통된 홀을 통해 볼트에 의해 상기 프레임에 체결될 수 있다.
여기서, 상기 프레임의 양측면 각각에는 내부의 자기회로 동작에 의한 상기 코일판의 열을 외부로 방출하는 벤트 홀이 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, Haptic Glove 등 촉각을 구현하는 다양한 Haptic Device 제품에 능동적으로 대응하여 Haptic(촉각) 기능을 가진 초슬림 진동 액추에이터를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 리드선과 서스펜션 장치를 일체화시킨 PCB 플레이트를 이용하여 기존의 진동 액추에이터에 비해 초슬림화가 가능한 진동 액추에이터를 제공하는 것이 가능하다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터의 기본 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터의 PCB 플레이트 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터의 구조 및 작용 효과를 살펴본다.
첨부 도면에 도시된 특정 실시예에 대한 상세한 설명은, 그에 수반하는 도면들과 연관하여 읽히게 되며, 도면은 전체 발명의 설명에 대한 일부로 간주된다. 방향이나 지향성에 대한 언급은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 권리범위를 제한하는 의도를 갖지 않는다.
구체적으로, "아래, 위, 수평, 수직, 상측, 하측, 상향, 하향, 상부, 하부" 등의 위치를 나타내는 용어나, 이들의 파생어(예를 들어, "수평으로, 아래쪽으로, 위쪽으로" 등)는, 설명되고 있는 도면과 관련 설명을 모두 참조하여 이해되어야 한다. 특히, 이러한 상대어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 장치가 특정 방향으로 구성되거나 동작해야 함을 요구하지는 않는다.
또한, "장착된, 부착된, 연결된, 이어진, 상호 연결된" 등의 구성 간의 상호 결합 관계를 나타내는 용어는, 별도의 언급이 없는 한, 개별 구성들이 직접적 혹은 간접적으로 부착 혹은 연결되거나 고정된 상태를 의미할 수 있고, 이는 이동 가능하게 부착, 연결, 고정된 상태뿐만 아니라, 이동 불가능한 상태까지 아우르는 용어로 이해되어야 한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터의 기본 개념도이다.
도 1를 참조하면, (A)는 자기체(20)가 상하 진동하는 구조도이고, (B)는 코일판(30)이 상하 진동하는 구조도이다.
(A)를 참조하면, 진동 드라이버는 외부체(10), 자기체(20), 코일판(30) 및 서스펜션(40)을 포함하여 구성될 수 있다.
외부체(10)는 사각 프레임 형태일 수 있고, 막대형으로 긴 사각 구조물 구조일 수 있으며, 진동 목적물에 부착될 수 있다.
자기체(20) 및 코일판(30)은 자기회로부(60)를 구성할 수 있다.
자기회로부(60)의 자기회로 구성에 따라 플레밍의 왼손법칙과 로렌쯔 법칙에 의해 유도기전력이 발생하고, 고정된 코일판(30)에 의해 자기체(20)가 상하 진동하게 된다.
자기체(20)는 서스펜션(40)을 매개체로 하여 외부체(10)와 연결됨으로 인해 상하 진동이 가능하고, 서스펜션(40)을 통해서 진동 목적물에 진동을 전달하게 된다.
여기서, 진동 목적물은 음향에 따른 진동 효과를 필요로 하는 물체에 해당되며, 예를 들면 극장 내에서의 4차원 효과를 내기 위한 진동 의자, 4차원 게임 산업에서의 게임과 관련된 의류, 장갑 등, 체험관 내의 진동이 필요한 물체, 4차원의 진동 메커니즘을 갖는 웨어러블 디바이스 등이 이에 해당될 수 있다.
자기회로부(60)는 소정 간격으로 이격되어 대향되는 한 쌍의 자기체(20)와, 한 쌍의 자기체(20) 사이에 위치되는 코일판(30)을 포함한다.
마주하는 한 쌍의 자기체(20)는 각각 동일한 구성을 갖을 수 있으며, 마그네트, 마그네트의 상하부 면에 위치하는 상하부 마그네트 플레이트(요크)로 구성될 수 있다.
마주하는 자기체(20) 내에 구비되는 마그네트는 서로 간에 인력이 작용할 수 있도록 반대의 극성을 가지며, 코일판(30)은 양측의 자기체(20)로부터 동일한 자기력을 받을 수 있도록 동일 거리를 유지하는 것이 바람직하다.
여기서, 코일판(30)은 상하단이 고정되는 구조를 가지며, 코일판(30)이 고정됨으로 인해 양측의 자기체(20)가 상하 진동을 하는 메커니즘을 형성하게 된다.
자기체(20)에는 베이스 프레임에 연결될 수 있다.
코일판(30)은 PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB일 수 있으며, 코일이 트랙 형태로 패턴 인쇄될 수 있다.
(B)를 참조하면, 진동 드라이버는 외부체(10), 자기체(20), 코일판(30) 및 서스펜션(40)을 포함하여 구성될 수 있다.
외부체(10)는 사각 프레임 형태일 수 있고, 막대형으로 긴 사각 구조물 구조일 수 있으며, 진동 목적물에 부착될 수 있다.
자기체(20) 및 코일판(30)은 자기회로부(60)를 구성할 수 있다.
자기회로부(60)의 자기회로 구성에 따라 플레밍의 왼손법칙과 로렌쯔 법칙에 의해 유도기전력이 발생하고, 고정된 자기체(20)에 의해 코일판(30)이 상하 진동하게 된다.
코일판(30)의 상단은 서스펜션(40)을 매개체로 하여 외부체(10)와 연결되고, 하단은 댐퍼(50)와 연결되어 상하 진동이 가능하고, 서스펜션(40)을 통해서 진동 목적물에 진동을 전달하게 된다.
이와 같이, 도 1의 (A) 및 (B)의 구조에 따라 자기체(20)가 상하 진동하는 구조 또는 코일판(30)이 상하 진동하는 구조의 진동 액추에이터를 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터의 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 A-A 단면도이고, 도 5는 도 2의 B-B 단면도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진동 액추에이터(100)는 프레임(110), 자기체(120), 코일판(130), PCB 플레이트(140), 댐퍼(150) 및 가이드(160)를 포함하여 이루어질 수 있다.
프레임(110)은 수지 성형으로 제작될 수 있으며, 막대형으로 긴 직육면체 형상을 갖고, 박스 형태나 상하면을 갖고 모서리 부분에 기둥이 형성된 구조로 형성될 수 있다.
프레임(110)은 진동 액추에이터(100)의 외부 하우징일 수 있다.
프레임(110)의 중심에는 자기체(120)와 코일판(130)이 이루는 자기회로부가 위치되며, 자기회로부는 중심에 코일판(130)이 위치되고, 코일판(130)의 양측으로 동일 간격으로 이격된 한 쌍의 자기체(120)로 이루어질 수 있다.
자기체(120)는 마주하는 한 쌍의 마그네트(121)와 한 쌍의 마그네트(121) 상하면에 접합된 요크(122) 쌍들로 이루어질 수 있다.
프레임(110)의 양측면에는 자기회로와 보이스 코일의 열을 외부로 방출할 수 있는 가늘고 긴 벤트 홀(Vent Hole, 111)이 형성될 수 있다.
한 쌍의 자기체(120)는 이를 고정하기 위해 양단에 한 쌍의 자기체(120)를 체결하여 프레임(110)에 고정될 수 있도록 가이드(160)가 체결될 수 있다.
코일판(130)은 PCB일 수 있고, 도전성 코일이 트랙 형태로 패턴 형성되어 있어야 한다.
코일판(130)은 세워진 상태에서 상단은 PCB 플레이트(140)에 연결되고, 하단은 댐퍼(150)에 접합되어 연결될 수 있다.
댐퍼(50)는 천 소재의 주름진 형상을 가지거나, 탄력성 있는 재질로 주름진 형상을 갖도록 구성될 수 있고, 메탈 서스펜션을 댐퍼로 활용하여도 무방하다.
한 쌍의 자기체(120)는 가운데에 마그네트가 위치되고, 마그네트의 상하부면에 마그네트 플레이트(요크)가 부착될 수 있다.
한 쌍의 자기체(120)는 각각 양단에서 가이드(160)에 체결되어 프레임(110)의 좌우 인서트홈으로 끼워져 프레임(110)에 고정되는 구조를 갖는다.
도 5를 참조하면, 마그네트(121)와 요크(122)가 이루는 자기체(120)는 가이드(160)에 끼워져 결합되고, 가이드(160)의 중심에 형성된 체결홀(161)을 통해 프레임(110)의 하단에 형성된 탭(112)에 볼트 등에 의해 체결되는 구조를 갖을 수 있다.
여기서, PCB 플레이트(140)는 외부의 전원을 코일판(130)에 인가할 수 있도록 리드선이 형성될 수 있고, 코일판(130)의 상하 진동을 전달할 수 있는 서스펜션의 구조를 갖을 수 있다.
이렇게 구성된 진동 액추에이터(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
코일판(130)에 패턴닝된 가동 코일에 전류가 흐르면 유도기전력이 발생하고, 가동 코일과 상응하는 N,S 극의 자기장으로 플레밍의 왼손 법칙과 로렌쯔 법칙에 의해 상하 진동력이 발생한다.
좌우 한 쌍의 자기체(120)가 프레임(110)에 고정되어 있기 때문에 자기회로를 구성하고 있는 코일판(130)이 상하 진동을 하고, 상하 진동 에너지는 서스펜션및 댐퍼(50)을 매개로 프레임(110)을 통해 진동 목적물에 전달할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터의 PCB 플레이트 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 진동 액추에이터(100)의 상하 진동 에너지는 코일판(130)의 상하 진동에 의해 발생하는 구조를 갖을 수 있다.
코일판(130)은 상단에서 PCB 플레이트(140)와 연결되고, 하단에서 댐퍼(150)와 연결되어 상하 진동 메커니즘을 구현할 수 있다.
도 6의 (A)는 PCB 플레이트(140)의 일면을 도시한 사시도이고, (B)는 PCB 플레이트(140)의 타면을 도시한 사시도이다.
본 발명에 따른 PCB 플레이트(140)는 초슬림 진동 액추에이터(Actuator)의 구현을 위해 본 발명에서 새로이 제안되는 구성이다.
PCB 플레이트(140)는 프레임(110) 상단에 본딩되고, 코일판(130)의 상하 진동을 원활히 제어할 수 있는 서스펜션(Suspension) 기능을 갖는 다수개의 브릿지(Bridge, 142)가 형성될 수 있고, 외부 신호 입력이 가능하도록 리드선(Lead Wire)과의 납땜 연결용 외부 리드선용 동박(145a, 145b) 및 코일판(130)과의 납땜 연결용 코일판용 동박(147a, 147b)을 형성함으로써 초슬림 진동 액추에이터(Actuator) 개발이 가능하도록 한다.
PCB 플레이트(140)는 테두리(141), 테두리(141)의 내측 중심에 위치되는 중심 플레이트(143), 테두리(141)와 중심 플레이트(143) 사이를 연결하여 서스펜션(Suspension)의 기능을 수행하는 다수개의 브릿지(142), 외부의 전원과 연결될 수 있도록 하는 리드선(144), 외부 리드선과의 납땜 연결을 위한 외부 리드선용 동박(145a, 145b), 일단에 외부 리드선 연결을 위한 한 쌍의 단자 형성을 위한 단자대(146) 및 코일판(130)의 코일과 납땜 연결을 위한 코일판용 동박(147a, 147b)를 포함하여 이루어질 수 있다.
브릿지(142)는 테두리(141)와 중심 플레이트(143) 사이를 양측에서 연결할 수 있고, 진동력을 부가하기 위해 한 곳 이상에서의 굴곡을 갖는 모양을 형성할 수 있고, 좌우 진동 밸런스를 위해 좌우(중심 플레이트(143)를 기준으로 좌우) 동일한 갯수와 동일한 모양으로 형성하는 것이 바람직하다.
외부 리드선(+, -)를 연결하기 위해 하나의 리드선(144)은 단자대(146)에 형성된 외부 리드선용 동박(145a)으로부터 테두리(141)를 따라 브릿지(142)를 거쳐 중심 플레이트(143)의 일단의 동박(147a)에 연결되고, 다른 하나의 리드선(144)은 단자대(146)에 형성된 외부 리드선용 동박(145b)으로부터 테두리(141)를 따라 브릿지(142)를 거쳐 중심 플레이트(143)의 타단의 동박(147b)에 연결되는 구조로 이루어 질 수 있다.
PCB(140)의 하단부를 표시하는 (B)의 동박(147a, 147b)은 코일판(130)의 +,-단과 납땜되어 전기적 및 기계적으로 PCB(140)와 코일판(130)이 연결될 수 있도록 한다.
따라서, 코일판용 동박(147a, 147b)은 PCB 플레이트(140)를 관통하여 서로 중심 플레이트(143)의 양면에 위치되는 구조를 갖는다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 진동 액추에이터(100)는 리드선과 서스펜션의 구조를 일체화한 PCB(140)를 통해 진동 에너지를 진동 목적물에 부가하는 기본 과제와 다양한 Haptic Device 제품의 소형화에 따른 요구에 부응하여 초슬림화가 가능한 진동 액추에이터를 제공하는 것이 가능하다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
10 : 외부체 20, 120 : 자기체
30, 130 : 코일판 40 : 서스펜션
50, 150 : 댐퍼 60 : 자기회로부
110 : 프레임 140 : PCB 플레이트
160 : 가이드

Claims (9)

  1. 외곽을 이루는 프레임;
    상기 프레임 내측에 고정되는 좌우로 이격된 한 쌍의 자기체;
    상기 한 쌍의 자기체 사이에 배치되는 코일을 포함하는 코일판;
    상기 코일판의 상단에 위치되는 PCB 플레이트; 및
    상기 코일판의 하단에 위치되는 댐퍼;를 포함하고,
    상기 PCB 플레이트는 서스펜션(Suspension) 기능의 다수개의 브릿지가 형성되고, 외부 전원과 연결하기 위한 리드선(Lead Wire)이 형성되는, 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PCB 플레이트는 테두리, 상기 테두리의 내측 중심에 위치되는 중심 플레이트, 상기 테두리와 상기 중심 플레이트 사이를 연결하는 다수개의 브릿지로 이루어지는, 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 PCB 플레이트는 상기 리드선의 일단은 외부 리드선과의 납땜 연결을 위한 외부 리드선용 동박이 형성되고, 상기 리드선의 타단은 상기 코일판의 코일과 납땜 연결을 위한 코일판용 동박이 형성되고,
    상기 PCB 플레이트의 일단에는 단자대가 더 형성되고,
    상기 외부 리드선용 동박은 상기 단자대 상에 형성되고,
    상기 코일판용 동박은 상기 중심 플레이트의 일단부와 타단부에 형성되는, 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코일판용 동박은 상기 중심 플레이트를 관통하여 상기 중심 플레이트의 상하면에 형성되는, 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 브릿지는 한 군데 이상에서의 굴곡을 갖는 모양으로 형성되고, 상기 중심 플레이트를 기준으로 좌우 동일한 갯수와 동일한 모양으로 형성되는, 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 PCB 플레이트는 상기 리드선의 일단은 외부 리드선과의 납땜 연결을 위한 외부 리드선용 동박이 형성되고, 상기 리드선의 타단은 상기 코일판의 코일과 납땜 연결을 위한 코일판용 동박이 형성되는, 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 PCB 플레이트의 일단에는 단자대가 더 형성되고,
    상기 외부 리드선용 동박은 상기 단자대 상에 형성되고,
    상기 코일판용 동박은 상기 PCB 플레이트의 하단에 위치한 상기 코일판에 대응되는 위치에 형성되는, 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 자기체의 양단 각각은 가이드에 결합되고,
    상기 가이드는 관통된 홀을 통해 볼트에 의해 상기 프레임에 체결되는, 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 양측면 각각에는 내부의 자기회로 동작에 의한 상기 코일판의 열을 외부로 방출하는 벤트 홀이 형성되는, 리드선 및 서스펜션이 일체화된 PCB 플레이트를 포함하는 진동 액추에이터.
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