WO2024106915A1 - 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터 - Google Patents

마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터 Download PDF

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WO2024106915A1
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suspension
magnet
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magnet unit
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PCT/KR2023/018286
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김동만
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주식회사 엑추워드
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    • 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 in which a magnet unit and a suspension are integrated according to the present invention for achieving the above object includes a housing including a base plate; a coil plate whose lower part is fixed to the base plate and whose upper part is fixed to the top plate of the housing, and which is disposed between a pair of magnet units; A pair of magnet units disposed on the left and right sides of the coil plate and vibrating up and down; and a suspension including a plurality of bridges, wherein the suspension includes an edge groove, a tip of each of the plurality of bridges is fixed to the housing or base plate, and the pair of magnet units are It may be seated in the edge groove and fixed by adhesive, so that the pair of magnet units and the suspension are integrated.
  • the plurality of bridges extend from the top of the edge groove to form one or more bends.
  • an FPCB Flexible Printed Circuit Board
  • the FPCB has a first copper plate connected to one end of the coil of the coil plate on one side and a second copper plate connected to the other end of the coil of the coil plate on the other side.
  • a copper plate is formed, and a ⁇ terminal is formed at the tip, allowing it to function as a lead wire.
  • the base plate prefferably has an FPCB groove for accommodating the FPCB for slimness.
  • a center guide for positioning the magnet unit in the correct position may be formed on the base plate, and center guide holes that fit into the center guide may be formed at the tip of two or more bridges among the plurality of bridges.
  • a fixing hole may be formed at the tip of each of the plurality of bridges for connection to the housing or the base plate through a screw.
  • the border groove is a quadrangular border groove
  • the quadrangular border groove consists of four vertical sides and four horizontal sides that extend horizontally by bending inward from the bottom of each of the four vertical sides, and the four vertical sides are It is preferable that the bridge is formed from the top of the vertical side toward the outside of the plurality of bridges.
  • each of the pair of magnet units has a magnet and a yoke disposed above and below the magnet, guides for fixing are fastened or glued to both ends of the pair of magnet units, and the pair of guides is fastened or glued to them.
  • the magnet unit may be seated in the edge groove.
  • Figure 1 is a basic conceptual diagram of a vibration actuator in which a magnet unit and suspension are integrated according to the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of a vibration actuator in which a magnet unit and suspension are integrated according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a vibration actuator in which a magnet unit and suspension are integrated according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a structural diagram of the arrangement and combination of the base plate, FPCB, and coil plate according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a structural diagram of the base plate, coil plate, and magnet unit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a structural diagram of a combination of a magnet unit and a suspension according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a diagram showing the internal configuration and coupling structure of a vibration actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a basic conceptual diagram of a vibration actuator in which a magnet unit and suspension are integrated according to the present invention.
  • the vibration driver may be configured to include an external body 10, a magnet unit 20, a coil plate 30, and a suspension 40.
  • the external body 10 may be in the form of a square housing, may be a long rectangular structure in the shape of a bar, may be an independent object, or may be a medium that is attached to a vibrating object and transmits vibration energy.
  • 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 magnet unit 20 vibrates up and down by the fixed coil plate 30.
  • the magnet unit 20 is connected to the external body 10 using the suspension 40 as a medium, so that it can vibrate up and down, and can transmit vibration energy 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 may include a pair of opposing magnet units 20 spaced apart at a predetermined interval, and a coil plate 30 positioned between the pair of magnet units 20.
  • a pair of opposing magnet units 20 may each 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 magnet units 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 magnet units 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, the magnet units 20 on both sides form a mechanism that vibrates up and down.
  • the magnet unit 20 may be connected to the external housing via the suspension 40.
  • 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 lower part of the magnet unit 20 may be connected to the external housing via the suspension 40, and a damper may be formed instead of the lower suspension to further activate the vertical vibration of the magnet unit 20. .
  • the vibration actuator described below structures the suspension 40 only on the upper side to make the device slippery and miniaturized, but it is natural to include a structure in which the suspension is formed on the lower side with the same structure and shape as necessary.
  • Figure 2 is a perspective view of a vibration actuator with an integrated magnet unit and suspension according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a vibration actuator with an integrated magnet unit and suspension according to an embodiment of the present invention.
  • the vibration actuator 100 includes a housing 110, a magnet unit 120, a coil plate 130, a suspension 140, and an FPCB (150). and a base plate 170.
  • the housing 110 can be manufactured by resin molding, has a long rectangular shape in the shape of a bar, has a box shape or upper and lower sides, and can be formed with pillars at the corners.
  • the housing 110 may be an external housing of the vibration actuator 100, may be an independent body of the vibrating object itself, or may be a vibration transmission medium that is attached to an external vibration target and transmits vibration energy.
  • the magnetic circuit formed by the magnet unit 120 and the coil plate 130 is located at the center of the housing 110, and the magnetic circuit portion 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 magnet units 120 spaced apart.
  • housing 110 and the base plate 170 are separated, they can be formed as one, and when separated, the base plate 170 forms the bottom surface of the housing 110.
  • the magnet unit 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.
  • Vent holes that can dissipate heat from the magnetic circuit and voice coil to the outside may be formed on both sides of the housing 110.
  • guides 160 may be fastened (joined) to both ends so that they can be fixed to the housing 110.
  • the coil plate 130 may be a PCB, and the conductive coil may be patterned in the form of a track.
  • the upper end When the coil plate 130 is erected, the upper end may be connected to the upper plate 190 and the lower end may be connected to the FPCB (150).
  • the FPCB 150 may be fixed to the base plate 170, and for this purpose, the base plate 170 may be provided with a fixing groove of a shape corresponding to the size of the FPCB 150.
  • a pair of magnet units 120 may have a magnet 121 located in the center, and magnet plates (yoke, 122) may be attached to the upper and lower surfaces of the magnet.
  • the pair of magnets 120 have a structure in which each end is fastened to the guide 160 and is seated and fixed to the suspension 140.
  • the magnet unit 120 vibrates up and down while the coil plate 130 constituting the magnetic circuit is fixed. And, the vertical vibration energy may be transmitted to the vibrating object through the housing 110 via the suspension 140.
  • Figure 4 is a structural diagram of the arrangement and combination of the base plate, FPCB, and coil plate according to an embodiment of the present invention.
  • an FPCB groove 174 in which the FPCB 150 can be placed is formed in the center of the base plate 170, and the FPCB 150 can be fixedly placed thereon.
  • grooves are formed in the center of the base plate 170 into which the lower protrusions of the coil plate 130 can be fitted and coupled, and the coil plate 130 can be inserted into these to secure the lower end.
  • top of the coil plate 130 may be fixed to the top plate 190 in a manner such as adhesive.
  • one end and the other end of the coil 131 may be electrically connected to the first copper plate 151c and the second copper plate 151d of the FPCB 150, respectively, by soldering or the like. there is.
  • the first copper plate 151c and the second copper plate 151d are respectively connected to the + terminal 151a and - terminal 151b, and the + terminal 151a and - terminal 151b may be connected to an external power line.
  • the FPCB (150) performs the function of a lead wire that connects the external power source and the coil 131 of the coil plate 130. There is no need for a separate lead wire, and the FPCB (15) itself is a thin plate. It is possible to configure it as completely inside the FPCB groove 174 of the base plate 170, so it can respond to an ultra-slim vibration actuator structure.
  • Figure 5 is a structural diagram of the base plate, coil plate, and magnet unit according to an embodiment of the present invention.
  • the base plate 170 may serve as a bottom of the housing 110 by covering the lower opening of the housing 110 .
  • a predetermined groove may be formed in the center of the base plate 170 to secure the FPCB (Flexible Printed Circuit Board, 150), and a pair of magnet units 120 and a coil plate 130 are placed on the top of the FPCB 150. This can be located.
  • FPCB Flexible Printed Circuit Board
  • the coil plate 130 may have coils 131 printed in a track shape on one side or both sides, or may be wound and bonded.
  • Both ends of the coil 131 may be electrically connected to copper foil formed at one position and another position of the FPCB 150, respectively.
  • a pair of magnet units 120 are disposed on both sides of the coil plate 130, and the magnet units 120 may be fixed to the suspension 140 illustrated in FIG. 6 .
  • the base plate 170 includes a plate 171, a plurality of suspension 140 fixing tabs 172 protruding upward from the plate 171, and a center guide protruding upward from the center of the plate 171 ( 173) may be included.
  • Figure 6 is a structural diagram of a combination of a magnet unit and a suspension according to an embodiment of the present invention.
  • the vibration actuator 100 of the present invention has a structure that can generate vibration by integrating the magnet unit 120 and the suspension 140.
  • the magnet unit 120 is composed of a pair symmetrically across the left and right air gaps, and each magnet unit 120 has a magnet 121 in the center and a yoke 122 above and below the magnet 121, and the magnet unit 120
  • guides 160 may be fixed at both ends by fastening and adhesion.
  • the suspension 140 is preferably made of a metal plate, and serves to maximize vibration energy and transmit it to the maximum extent.
  • the suspension 140 may have a four-angle edge groove, and the four-angle edge groove is formed by four vertical sides 141 and four horizontal sides (141) that are bent inward from the tips of the four vertical sides 141 and extend horizontally. 142).
  • a plurality of bridges 143a, 143b, and 143c may be formed from the tops of the four vertical sides 141, forming one or more bends in the outward direction.
  • Center guide holes 145 may be formed at the ends of the plurality of bridges 143a, 143b, and 143c, and the center guide holes 145 are inserted into the center guide 173 of the base plate 170 to form the magnet unit 120. ) assists in placing it in the correct position.
  • center guide holes 145 are formed in two or more bridges among the plurality of bridges 143a, 143b, and 143c, and further, the coil plate 130 ), it is more desirable to be located on the left and right.
  • a fixing hole 144 may be formed at the tip of each of the plurality of bridges 143a, 143b, and 143c for connecting and fixing them to the fixing tab 172 of the base plate 170 through a screw 180. .
  • the magnet unit 120 configured in this way can be integrated by being seated in the square edge groove of the suspension 140 and fixed by adhesive.
  • the integrated magnet unit 120 and suspension 140 form a mechanism capable of simultaneous up and down vibration by a magnetic circuit.
  • Vibration energy that vibrates up and down as one unit is transmitted to the housing 110 through a plurality of bridges 143a, 143b, and 143c, and the vibration energy can be transmitted to the vibration target through the housing 110.
  • Figure 7 is a diagram showing the internal configuration and coupling structure of a vibration actuator according to an embodiment of the present invention.
  • the FPCB 150 is placed in the FPCB groove 174 formed in the base plate 170, and the protrusions of the coil plate 130 are inserted into the plurality of grooves formed in the center of the base plate 170 to form a coil.
  • the lower portion of the plate 130 may be fixed.
  • a pair of magnet units 120 may be disposed on both sides of the coil plate 130 at a predetermined interval, and the pair of magnet units 120 are adhesively fixed to the quadrangular edge groove of the suspension 140. In this state, each tip of the plurality of bridges 143a, 143b, and 143c of the suspension 140 may be fixed to the fixing tab 172 by a screw 180.
  • the magnet unit 120 and the suspension 170 are integrated and vertical vibration occurs simultaneously, and the vertical vibration is smoothly achieved through the plurality of bridges 143a, 143b, and 143c of the suspension 170, and the housing 110 connected thereto It is possible to transmit vibration energy to and to a vibration target to which the housing 110 is attached.
  • Base plate 180 Screw

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Abstract

본 발명은 진동 엑추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동 목적물에 진동을 전달할 수 있도록 구현된 스틱 형태의 진동 엑추에이터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터는, 베이스 플레이트를 포함하는 하우징; 상기 베이스 플레이트에 하부가 고정되고, 상기 하우징의 상단 플레이트에 상부가 고정되고, 한 쌍의 마그네트 유닛 사이에 배치되는 코일판; 상기 코일판의 좌우로 배치되어 상하 진동하는 한 쌍의 마그네트 유닛; 및 다수개의 브릿지를 포함하는 서스펜션(Suspension);을 포함하고, 상기 서스펜션은 테두리 홈을 포함하고, 상기 다수개의 브릿지 각각의 선단은 상기 하우징 또는 베이스 플레이트에 고정되고, 상기 한 쌍의 마그네트 유닛은 상기 테두리 홈에 안착되어 접착 고정되어, 상기 한 쌍의 마그네트 유닛과 상기 서스펜션이 일체화되는 것을 특징으로 하여 이루어질 수 있다.

Description

마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터
본 발명은 진동 엑추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동 목적물에 진동을 전달할 수 있도록 구현된 스틱 형태의 진동 엑추에이터에 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 엑추에이터를 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 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터는, 베이스 플레이트를 포함하는 하우징; 상기 베이스 플레이트에 하부가 고정되고, 상기 하우징의 상단 플레이트에 상부가 고정되고, 한 쌍의 마그네트 유닛 사이에 배치되는 코일판; 상기 코일판의 좌우로 배치되어 상하 진동하는 한 쌍의 마그네트 유닛; 및 다수개의 브릿지를 포함하는 서스펜션(Suspension);을 포함하고, 상기 서스펜션은 테두리 홈을 포함하고, 상기 다수개의 브릿지 각각의 선단은 상기 하우징 또는 베이스 플레이트에 고정되고, 상기 한 쌍의 마그네트 유닛은 상기 테두리 홈에 안착되어 접착 고정되어, 상기 한 쌍의 마그네트 유닛과 상기 서스펜션이 일체화되는 것을 특징으로 하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 다수개의 브릿지는 상기 테두리 홈의 상단으로부터 연장되어 하나 이상의 굴절을 이루는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 베이스 플레이트에는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)가 배치되고, 상기 FPCB는 일측에 상기 코일판의 코일의 일단과 연결되는 제1 동판과 타측에 상기 코일판의 코일의 타단과 연결되는 제2 동판이 형성되고, 선단에는 ±단자가 형성되어 리드선(Lead Wire) 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 베이스 플레이트에는 상기 FPCB를 수용하는 FPCB 홈을 갖는 것이 슬림화를 위해 바람직하다.
여기서, 상기 베이스 플레이트에는 상기 마그네트 유닛의 정위치 배치를 위한 센터 가이드가 형성되고, 상기 다수개의 브릿지 중 2개 이상의 브릿지의 선단부에는 상기 센터 가이드에 끼워지는 센터 가이드 홀이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 다수개의 브리짓 각각의 선단부에는 상기 하우징 또는 상기 베이스 플레이트에 스크류를 통해 연결하기 위한 고정용 홀이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 테두리 홈은 4각 테두리 홈이고, 상기 4각 테두리 홈은 4개의 수직변과 상기 4개의 수직변 각각의 하단으로부터 내측 방향으로 굴절되어 수평하게 뻗은 4개의 수평변으로 이루어지고, 상기 4개의 수직변의 상단으로부터 상기 다수개의 브릿지 외측 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 한 쌍의 마그네트 유닛 각각은 마그네트와 상기 마그네트 상하에 요크가 배치되고, 상기 한 쌍의 마그네트 유닛의 양단은 고정을 위한 가이드가 체결 또는 접착되고, 상기 가이드가 체결 또는 접착된 상기 한 쌍의 마그네트 유닛이 상기 테두리 홈에 안착될 수 있다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, Haptic Glove 등 촉각을 구현하는 다양한 Haptic Device 제품에 능동적으로 대응하여 Haptic(촉각) 기능을 가진 초슬림 진동 엑추에이터를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 마그네트 유닛과 서스펜션 장치를 일체화시켜 기존의 진동 엑추에이터에 비해 초슬림화가 가능한 진동 엑추에이터를 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 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터의 기본 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 베이스 플레이트, FPCB와 코일판의 배치 및 결합 구조도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베이스 플레이트, 코일판 및 마그네트 유닛의 배치 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마그네트 유닛과 서스펜션의 결합 구조도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진동 엑추에이터의 내부 구성 결합 구조도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터의 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 마그네트 유닛 및 서스펜션(Suspension)이 일체화된 진동 엑추에이터의 기본 개념도이다.
도 1를 참조하면, 진동 드라이버는 외부체(10), 마그네트 유닛(20), 코일판(30) 및 서스펜션(40)을 포함하여 구성될 수 있다.
외부체(10)는 사각 하우징 형태일 수 있고, 막대형으로 긴 사각 구조물 구조일 수 있으며, 독립물일 수도 있고 진동 목적물에 부착되어 진동에너지를 전달하는 매개체일 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 마그네트 유닛(20)이 상하 진동하게 된다.
마그네트 유닛(20)은 서스펜션(40)을 매개체로 하여 외부체(10)와 연결됨으로 인해 상하 진동이 가능하고, 서스펜션(40)을 통해서 진동 목적물에 진동 에너지를 전달할 수 있다.
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 마그네트 유닛(20)과, 한 쌍의 마그네트 유닛(20) 사이에 위치되는 코일판(30)을 포함할 수 있다.
마주하는 한 쌍의 마그네트 유닛(20)는 각각 동일한 구성을 갖을 수 있으며, 마그네트, 마그네트의 상하부 면에 위치하는 상하부 마그네트 플레이트(요크)로 구성될 수 있다.
마주하는 마그네트 유닛(20) 내에 구비되는 마그네트는 서로 간에 인력이 작용할 수 있도록 반대의 극성을 가지며, 코일판(30)은 양측의 마그네트 유닛(20)으로부터 동일한 자기력을 받을 수 있도록 동일 거리를 유지하는 것이 바람직하다.
여기서, 코일판(30)은 상하단이 고정되는 구조를 가지며, 코일판(30)이 고정됨으로 인해 양측의 마그네트 유닛(20)가 상하 진동을 하는 메커니즘을 형성하게 된다.
마그네트 유닛(20)은 서스펜션(40)을 매개로 외부 하우징에 연결될 수 있다.
코일판(30)은 PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB일 수 있으며, 코일이 트랙 형태로 패턴 인쇄될 수 있다.
필요에 따라서, 마그네트 유닛(20)의 하부에도 서스펜션(40)을 매개로 외부 하우징에 연결될 수 있고, 하부 서스펜션을 대신하여 댐퍼를 형성하여 마그네트 유닛(20)의 상하 진동을 더욱 더 활성화시킬 수 있다.
이하에서 설명되는 진동 엑추에이터는 기기의 슬립화 및 초소형화를 위해 상측에만 서스펜션(40)을 구조화시키지만, 필요에 따라 동일한 구조 및 형태에 의해 하측에도 서스펜션을 형성한 구조를 포함하는 것은 당연하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진동 엑추에이터(100)는 하우징(110), 마그네트 유닛(120), 코일판(130), 서스펜션(140), FPCB(150) 및 베이스 플레이트(170)를 포함하여 이루어질 수 있다.
하우징(110)은 수지 성형으로 제작될 수 있으며, 막대형으로 긴 직육면체 형상을 갖고, 박스 형태나 상하면을 갖고 모서리 부분에 기둥이 형성된 구조로 형성될 수 있다.
하우징(110)은 진동 엑추에이터(100)의 외부 하우징일 수 있고, 진동물 그 자체의 독립물일 수 있고, 외부 진동 목적물에 부착하여 진동 에너지를 전달하는 진동 전달 매개물일 수 있다.
하우징(110)의 중심에는 마그네트 유닛(120)과 코일판(130)이 이루는 자기회로부가 위치되며, 자기회로부는 중심에 코일판(130)이 위치되고, 코일판(130)의 양측으로 동일 간격으로 이격된 한 쌍의 마그네트 유닛(120)으로 이루어질 수 있다.
하우징(110)과 베이스 플레이트(170)가 구분되어 있지만, 하나로 이루어질 수 있고, 분리되는 경우는 베이스 플레이트(170)는 하우징(110)의 바닥면을 이루게 된다.
마그네트 유닛(120)은 마주하는 한 쌍의 마그네트(121)와 한 쌍의 마그네트(121) 상하면에 접합된 요크(122) 쌍들로 이루어질 수 있다.
하우징(110)의 양측면에는 자기회로와 보이스 코일의 열을 외부로 방출할 수 있는 벤트 홀(Vent Hole)들이 형성될 수 있다.
한 쌍의 마그네트 유닛(120)은 이를 고정하기 위해 양단에 하우징(110)에 고정될 수 있도록 가이드(160)가 체결(접합)될 수 있다.
코일판(130)은 PCB일 수 있고, 도전성 코일이 트랙 형태로 패턴 형성될 수 있다.
코일판(130)은 세워진 상태에서 상단은 상단 플레이트(190)에 연결되고, 하단은 FPCB(150)에 연결될 수 있다.
FPCB(150)는 베이스 플레이트(170)에 고정될 수 있고, 이를 위해 베이스 플레이트(170)는 FPCB(150)의 크기에 대응되는 형상의 고정홈이 마련될 수 있다.
한 쌍의 마그네트 유닛(120)은 가운데에 마그네트(121)가 위치되고, 마그네트의 상하부면에 마그네트 플레이트(요크, 122)가 부착될 수 있다.
한 쌍의 마그네트(120)는 각각 양단에서 가이드(160)에 체결되어 서스펜션(140)에 안착되어 고정되는 구조를 갖는다.
이렇게 구성된 진동 엑추에이터(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 마그네트 유닛(120)이 서스펜션(140)을 매개로 하우징(110)에 고정되어 있기 때문에 자기회로를 구성하고 있는 코일판(130)이 고정된 상태에서 마그네트 유닛(120)이 상하 진동을 하고, 상하 진동 에너지는 서스펜션(140)을 매개로 하우징(110)을 통해 진동 목적물에 전달될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 베이스 플레이트, FPCB와 코일판의 배치 및 결합 구조도이다.
도 4를 참조하면, 베이스 플레이트(170)의 중심부에는 FPCB(150)가 배치될 수 있는 FPCB 홈(174)이 형성되고, 그 위에 FPCB(150)가 고정 배치될 수 있다.
또한 베이스 플레이트(170) 중심에는 코일판(130)의 하단 돌기들이 끼워 맞추어 결합될 수 있는 홈들이 형성되고, 여기에 코일판(130)이 끼워져 하단이 고정될 수 있다.
반대로 코일판(130)의 상단은 상단 플레이트(190)에 접착 등과 같은 방식으로 고정될 수 있다.
코일판(130)이 고정된 상태에서, 코일(131)의 일단과 타단 각각은 FPCB(150)의 제1 동판(151c)와 제2 동판(151d)에 각각 전기적으로 납땜 등의 방식으로 연결될 수 있다.
제1 동판(151c)와 제2 동판(151d) 각각은 + 단자(151a) 및 - 단자 (151b)에 연결되고, + 단자(151a) 및 - 단자 (151b)는 외부 전원선에 연결될 수 있다.
따라서, FPCB(150)은 외부 전원과 코일판(130)의 코일(131)을 연결하는 리드선(Lead Wire)의 기능을 수행하게 되며, 별도의 리드선이 필요 없고, FPCB(15) 자체가 얇은 판으로 구성하는 것이 가능하고 베이스 플레이트(170)의 FPCB 홈(174)에 완전히 안쪽으로 들어가게 됨으로 초슬림화 진동 엑추에이터 구조에 부응할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베이스 플레이트, 코일판 및 마그네트 유닛의 배치 구조도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(170)는 하우징(110)의 하부 개구부를 덮어 하우징(110)의 바닥 역할을 수행할 수 있다.
베이스 플레이트(170)의 중심에는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 150)이 고정되도록 소정의 홈이 형성될 수 있고, FPCB(150) 상부로는 한 쌍의 마그네트 유닛(120)과 코일판(130)이 위치될 수 있다.
코일판(130)은 단면 또는 양면에 코일(131)이 트랙 형태로 패턴 인쇄되거나 권취되어 접착될 수 있다.
FPCB(150)의 일위치와 타위치에 형성된 동박에 코일(131)의 양단이 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
코일판(130)의 양측에는 한 쌍의 마그네트 유닛(120)이 배치되고, 마그네트 유닛(120)은 도 6에서 설명되는 서스펜션(140)에 고정될 수 있다.
베이스 플레이트(170)는 플레이트(171)와, 플레이트(171)로부터 상방향으로 돌기된 다수개의 서스펜션(140) 고정용 탭(172)과, 플레이트(171) 중심부에서 상방향으로 돌기된 센터 가이드(173)를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마그네트 유닛과 서스펜션의 결합 구조도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 진동 엑추에이터(100)는 마그네트 유닛(120)과 서스펜션(140)이 일체화되어 진동을 발생시킬 수 있는 구조이다.
마그네트 유닛(120)은 좌우측 에어갭을 사이로 대칭으로 한 쌍으로 구성되고, 각각의 마그네트 유닛(120)은 가운데에 마그네트(121)와 마그네트(121) 상하로 요크(122)가 배치되고, 마그네트 유닛(120)을 일체적으로 고정 및 유지하기 위해 양 끝단에 가이드(160)가 체결 및 접착에 의해 고정될 수 있다.
서스펜션(140)은 금속 플레이트로 이루어지는 것이 바람직하며, 진동 에너지를 최대로 일으키고 최대로 전달할 수 있는 역할을 수행한다.
서스펜션(140)은 4각 테두리 홈을 갖을 수 있고, 4각 테두리 홈은 4개의 수직변(141)과 4개의 수직변(141)의 선단으로부터 내측 방향으로 굴절되어 수평하게 뻗은 4개의 수평변(142)으로 이루어질 수 있다.
4개의 수직변(141)의 상단으로부터 다수개의 브릿지(143a, 143b, 143c)가 외측 방향으로 하나 이상의 굴절을 이루며 형성될 수 있다.
다수개의 브릿지(143a, 143b, 143c)의 선단부에는 센터 가이드 홀(145)이 형성될 수 있고, 센터 가이드 홀(145)은 베이스 플레이트(170)의 센터 가이드(173)에 삽입되어 마그네트 유닛(120)이 정위치에 배치될 수 있도록 보조한다.
이를 위해 센터 가이드(173)는 2개 이상 형성되는 것이 바람직하고 다수개의 브릿지(143a, 143b, 143c) 중 2개 이상의 브릿지에 센터 가이드 홀(145)이 형성되는 것이 바람직하고, 나아가 코일판(130)을 기준으로 좌우에 위치하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 다수개의 브릿지(143a, 143b, 143c) 각각의 선단부에는 베이스 플레이트(170)의 고정용 탭(172)에 스크류(180)를 통해 연결 고정하기 위한 고정용 홀(144)이 형성될 수 있다.
이렇게 구성된 마그네트 유닛(120)은 서스펜션(140)의 4각 테두리 홈에 안착되고 접착 고정되어 일체화시킬 수 있다.
일체화된 마그네트 유닛(120)과 서스펜션(140)은 자기회로에 의해 동시에 상하 진동이 가능한 메커니즘을 이루게 된다.
일체로 상하 진동되는 진동 에너지는 다수개의 브릿지(143a, 143b, 143c)를 통해 하우징(110)에 전달되고, 하우징(110)을 매개로 진동 목적물에 진동 에너지를 전달할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진동 엑추에이터의 내부 구성 결합 구조도이다.
도 7을 참조하면, 베이스 플레이트(170)에 형성된 FPCB 홈(174)에 FPCB(150)가 배치되고, 베이스 플레이트(170)의 중심에 형성된 다수개의 홈에 코일판(130)의 돌기들이 끼워져 코일판(130)의 하부가 고정될 수 있다.
코일판(130)의 양측으로는 소정 간격으로 이격되어 한 쌍의 마그네트 유닛(120)이 배치될 수 있고, 한 쌍의 마그네트 유닛(120)은 서스펜션(140)의 4각 테두리 홈에 접착 고정된 상태로 놓이고, 서스펜션(140)의 다수개의 브릿지(143a, 143b, 143c)들의 선단 각각은 스크류(180)에 의해 고정용 탭(172)에 고정될 수 있다.
이로써, 마그네트 유닛(120)과 서스펜션(170)이 일체화되어 상하 진동이 동시에 이루어지고 서스펜션(170)의 다수개의 브릿지(143a, 143b, 143c)들을 통해 상하 진동이 원활히 이루어지면서 이에 연결된 하우징(110)에 진동 에너지를 전달할 수 있고, 나가 하우징(110)이 부착된 진동 목적물에 진동 에너지를 전달하는 것이 가능하게 된다.
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 : 마그네트 유닛
30, 130 : 코일판 40 : 서스펜션
60 : 자기회로부 100 : 진동 엑추에이터
110 : 하우징 140 : 서스펜션
150 : FPCB 160 : 가이드
170 : 베이스 플레이트 180 : 스크류(Screw)
190 : 상단 플레이트

Claims (8)

  1. 베이스 플레이트를 포함하는 하우징;
    상기 베이스 플레이트에 하부가 고정되고, 상기 하우징의 상단 플레이트에 상부가 고정되고, 한 쌍의 마그네트 유닛 사이에 배치되는 코일판;
    상기 코일판의 좌우로 배치되어 상하 진동하는 한 쌍의 마그네트 유닛; 및
    다수개의 브릿지를 포함하는 서스펜션(Suspension);을 포함하고,
    상기 서스펜션은 테두리 홈을 포함하고, 상기 다수개의 브릿지 각각의 선단은 상기 하우징 또는 베이스 플레이트에 고정되고,
    상기 한 쌍의 마그네트 유닛은 상기 테두리 홈에 안착되어 접착 고정되어, 상기 한 쌍의 마그네트 유닛과 상기 서스펜션이 일체화되는, 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수개의 브릿지는 상기 테두리 홈의 상단으로부터 연장되어 하나 이상의 굴절을 이루는, 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)가 배치되고,
    상기 FPCB는 일측에 상기 코일판의 코일의 일단과 연결되는 제1 동판과 타측에 상기 코일판의 코일의 타단과 연결되는 제2 동판이 형성되고, 선단에는 ±단자가 형성되어 리드선(Lead Wire) 기능을 수행하는, 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에는 상기 FPCB를 수용하는 FPCB 홈을 갖는, 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에는 상기 마그네트 유닛의 정위치 배치를 위한 센터 가이드가 형성되고,
    상기 다수개의 브릿지 중 2개 이상의 브릿지의 선단부에는 상기 센터 가이드에 끼워지는 센터 가이드 홀이 형성되는, 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수개의 브리짓 각각의 선단부에는 상기 하우징 또는 상기 베이스 플레이트에 스크류를 통해 연결하기 위한 고정용 홀이 형성되는, 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 테두리 홈은 4각 테두리 홈이고,
    상기 4각 테두리 홈은 4개의 수직변과 상기 4개의 수직변 각각의 하단으로부터 내측 방향으로 굴절되어 수평하게 뻗은 4개의 수평변으로 이루어지고,
    상기 4개의 수직변의 상단으로부터 상기 다수개의 브릿지 외측 방향으로 형성되는, 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 마그네트 유닛 각각은 마그네트와 상기 마그네트 상하에 요크가 배치되고,
    상기 한 쌍의 마그네트 유닛의 양단은 고정을 위한 가이드가 체결 또는 접착되고,
    상기 가이드가 체결 또는 접착된 상기 한 쌍의 마그네트 유닛이 상기 테두리 홈에 안착되는, 마그네트 유닛 및 서스펜션이 일체화된 진동 엑추에이터.
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