WO2016153261A1 - 햅틱 액추에이터 - Google Patents

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WO2016153261A1
WO2016153261A1 PCT/KR2016/002898 KR2016002898W WO2016153261A1 WO 2016153261 A1 WO2016153261 A1 WO 2016153261A1 KR 2016002898 W KR2016002898 W KR 2016002898W WO 2016153261 A1 WO2016153261 A1 WO 2016153261A1
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WO
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coil
magnet
case
haptic actuator
yoke
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/002898
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English (en)
French (fr)
Inventor
정회원
서종식
천세준
김용규
Original Assignee
(주)하이소닉
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system

Definitions

  • the present invention relates to a haptic actuator, which is embedded in an electronic device that requires a vibration response by a touch, such as a portable terminal, to generate vibration by interaction between a coil and a magnet.
  • ringtones and vibrations are widely used for incoming calls in communication devices.
  • the vibration generating device which is one of the receiving means that is currently applied to communication devices such as mobile phones, is a component that converts electrical energy into mechanical vibration by using the principle of electromagnetic force. .
  • Such a vibration generating device is widely used for the purpose of informing the reception of a mobile phone, etc. Recently, it is mounted on a game device to notify the user of the progress of the game or mounted on a touch phone so that the user can feel the touch input by vibration. Its use is increasing for the purpose of doing so.
  • the vibration generator also improves the disadvantages of existing products and dramatically improves the quality.
  • the necessity for the development of a new structure to improve the situation is emerging.
  • Conventional vibration generating apparatus mounted on a portable terminal is basically a secondary vibration system using a weight body, and attaches the weight body to an elastic body such as a spring, and has a coil for vibrating the weight body.
  • the weight When power is applied to the coil, the weight vibrates according to a frequency response characteristic predetermined by the elastic modulus of the weight body and the elastic body.
  • Recently described portable terminals have a function of providing feedback corresponding to the input to the user by outputting voice or vibration in response to the user's touch input as described above.
  • the conventional vibration generating device is to generate the up and down driving force of the weight body by the Lorentz force generated between the coil and the stator magnet, due to the structural limitation of the vibration generating device by Lorentz force in the vibration strength and vibration frequency band, etc. It was difficult to show good characteristics.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-1250288
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent Publication No. 10-1055562
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a haptic actuator having improved performance such as response speed and frequency band according to a user's touch by improving a magnetic force structure.
  • the haptic actuator of the present invention includes a case having a receiving portion formed therein; First and second coils wound along an inner circumferential surface of the case; A yoke disposed between the first coil and the second coil; A magnet disposed inside the first coil and the second coil and vibrating up and down at the accommodating part based on the yoke when current is generated in the first coil and the second coil; And an elastic body mounted on the case to elastically support the magnet.
  • the first coil and the second coil are formed in a circular ring shape and wound in opposite directions to be mounted on the inner surface of the case.
  • the haptic actuator of the present invention further comprises a weight body that vibrates up and down together with the magnet, the magnet is formed in a ring shape is mounted on the outer peripheral surface of the weight body.
  • the elastic body includes a lower spring mounted on the bottom of the case to elastically support the magnet and the weight in an upward direction, and an upper spring mounted on the top of the case to elastically support the magnet and the weight in a downward direction. Is done.
  • the case is a ferromagnetic material magnetized by a magnetic field, and the magnet, yoke, and case form a magnetic circuit.
  • Haptic actuator according to the present invention has a simple structure, the vibration performance is improved and the reaction speed is increased by the magnetic circuit structure formed by the magnet, yoke, case, according to various input signal patterns in the portable terminal to which the haptic actuator is applied Corresponding output can be generated and delivered quickly.
  • FIG. 1 is a perspective view of a haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a vertical sectional view of a haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an operational state diagram of the haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall shape of a haptic actuator according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the haptic actuator according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a haptic actuator according to an embodiment of the present invention It is a vertical cross-sectional view for showing the internal structure
  • Figure 4 (a) is a view showing the magnet and the weight is lowered
  • Figure 4 (b) is a view showing the magnet and the weight is raised.
  • the elastic body is not separately illustrated
  • FIGS. 3 and 4 represent magnetic force lines by arrows.
  • the haptic actuator of the present invention includes a case 100, a coil, a yoke 400, a magnet 500, a weight body 600, and an elastic body 700, 800.
  • the case 100 includes a base 110 and a cover 120, is formed in a substantially cylindrical shape, and an accommodating part 130 is formed therein.
  • the FPCB and the lower spring 700 are mounted on the upper portion of the base 110.
  • the cover 120 is coupled to the upper portion of the base 110 to form a receiving portion 130, the inner surface of the cover 120, the first coil 200, the second coil 300 and the yoke 400 Is fitted.
  • the upper spring 800 is mounted on the inner upper surface of the cover 120.
  • the magnet 500 and the weight 600 vibrate up and down in the receiving portion 130.
  • the case 100 is made of a cold rolled steel (SPCC) material is a ferromagnetic material, as shown in Figure 3 as the magnetic field is formed by the magnet 500, the magnet 500 and the case 100 is a magnetic circuit Form.
  • SPCC cold rolled steel
  • the first coil 200 and the second coil 300 are wound around the inner circumferential surface of the case 100. Specifically, as shown in FIG. 2, the first coil 200 and the second coil 300 are wound in opposite directions in a circular ring shape along the inner circumferential surface of the cover 120. Accordingly, when the power is connected to the first coil 200 and the second coil 300, currents flowing in opposite directions are formed. As shown in FIG. 3, the first coil 200 and the second coil 300 are mounted on the inner surface of the cover 120 to be disposed above and below each other, and the first coil 200 and the second coil ( The yoke 400 is disposed between the 300. The magnet 500 is disposed inside the first coil 200 and the second coil 300. Meanwhile, the first coil 200 and the second coil 300 may be formed in various shapes in addition to the above-described embodiment.
  • the yoke 400 is disposed between the first coil 200 and the second coil 300, and a power source is connected to the first coil 200 and the second coil 300 so as to provide the magnet 500. Induces magnetic field flow during up and down vibration. And the yoke 400 is located in the upper and lower center of the receiving portion 130.
  • the yoke 400 is made of cold rolled steel (SPCC) material, the magnet 500, the yoke 400, the case 100 as a current is formed in the first coil 200 and the second coil 300 Forms a magnetic circuit.
  • SPCC cold rolled steel
  • the yoke 400 may be integrally formed with the case 100.
  • the magnet 500 is formed in a circular ring shape and is mounted on the outer circumferential surface of the weight body 600 and disposed inside the first coil 200 and the second coil 300.
  • the magnet 500 is vertically polarized, and when a current is generated in the first coil 200 and the second coil 300, the magnet 500 vibrates up and down in the receiving unit 130 based on the yoke 400.
  • the upper and lower thickness of the magnet 500 is formed thicker than the upper and lower thickness of the yoke 400.
  • an N pole is formed on the upper portion of the magnet 500
  • an S pole is formed on the lower portion of the magnet 500.
  • the positions of the N pole and the S pole of the magnet 500 may be changed.
  • the magnetic field is generated in the magnet 500, the magnet 500, the cover 120, and the base 110 form a magnetic circuit.
  • the weight body 600 is formed in a disk shape and the magnet 500 is mounted on the outer circumferential surface.
  • the weight body 600 has the same resonance frequency as that of the power source connected to the first coil 200 and the second coil 300 together with the magnet 500.
  • the weight 600 is positioned at the same height as the yoke 400 and is supported by the elastic bodies 700 and 800 to vibrate up and down together with the magnet 500 in the receiving portion 130.
  • the elastic bodies 700 and 800 are mounted to the case 100 to elastically support the magnet 500 and the weight body 600.
  • the elastic bodies 700 and 800 may include a lower spring 700 and an upper spring 800.
  • the lower spring 700 is mounted on the base 110 to elastically support the magnet 500 and the weight 600 in the upward direction.
  • the upper spring 800 is mounted on the cover 120 to elastically support the magnet 500 and the weight body 600 downward.
  • the lower spring 700 is a leaf spring, and as shown in FIG. 2, a first lower fixing part 710 having a circular ring shape, and a second outer diameter smaller than an inner diameter of the first lower fixing part 710.
  • the lower fixing part 720, the first lower fixing part 710 and the second lower fixing part 720 is formed of a spiral lower connection portion 730.
  • the first lower fixing part 710 is mounted to the base 110, and the second lower fixing part 720 is mounted to the lower part of the weight body 600.
  • the first lower fixing part 710 and the second lower fixing part 720 are connected by two lower connecting parts 730.
  • the upper spring 800 is formed in the same shape as the lower spring 700, the first upper fixing portion 810 of the circular ring shape, the first outer diameter is smaller than the inner diameter of the first upper fixing portion 810 It consists of a fixing portion 820, a spiral upper connection portion 830 connecting the first upper fixing portion 810 and the second upper fixing portion.
  • the first upper fixing part 810 is mounted on the cover 120, and the first upper fixing part 820 is mounted on the upper part of the weight body 600.
  • the first upper fixing part 810 and the first upper fixing part 820 are connected by two upper connecting parts 830.
  • the lower connector 730 and the upper connector 830 may be changed in shape and number according to various embodiments of the present disclosure.
  • the elastic body may be made of only one of the lower spring 700 and the upper spring 800.
  • the magnet 500 is supported by the lower spring 700 and the upper spring 800 and positioned at the same height as the yoke 400.
  • the magnetic field is formed by the magnet 500, the magnet 500, the cover 120, and the base 110 form a magnetic circuit.
  • the S pole is formed in the direction of the yoke 400 so that the magnet 500, the yoke 400, the cover 120, and the base 110 form a magnetic circuit. Accordingly, the magnet 500 and the weight 600 is lowered. As the magnet 500 and the weight body 600 descend, the lower spring 700 is compressed and the upper spring 800 is expanded.
  • the magnet 500 and the weight body 600 are lowered again in the state in which the magnet 500 and the weight body 600 are raised, the moving direction of the magnet 500 and the weight body 600 and the magnet 500 and Only the direction of the external force acting on the weight body 600 is different, the magnet 500 and the weight body 600 is lowered in the same manner.
  • vibration occurs while the magnet 500 and the weight body 600 move up and down.
  • the magnet 500 and the weight body 600 are in a negative stiffness state when vibrated by the magnetic circuit structure and the elastic force of the first coil 200 and the second coil 300 as described above. That is, when a power is connected to the first coil 200 and the second coil 300 to form a current, within a predetermined section centered on an initial position among vertical displacement sections of the magnet 500 and the weight body 600. The difference between the magnetic force issued by the magnet 500 and the elastic forces of the first coil 200 and the second coil 300 is small.
  • the force acts so that the magnet 500 and the weight body 600 are located at the same height as the yoke 400.
  • the damping value of the magnet 500 is increased, thereby increasing the reaction speed at which the magnet 500 vibrates.
  • the portable terminal to which the haptic actuator is applied may rapidly generate and transmit corresponding outputs according to various input signal patterns, thereby improving quality and performance.
  • the haptic actuator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modifications within the scope of the technical idea of the present invention.

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Abstract

본 발명은 햅틱 액추에이터로서, 특히 휴대단말기 등 터치에 의한 진동 반응을 필요로 하는 전자기기에 내장되어 코일과 자석의 상호작용에 의해 진동을 발생시키는 햅틱 액추에이터에 관한 것이다. 본 발명의 햅틱 액추에이터는, 내부에 수용부가 형성되어 있는 케이스; 상기 케이스의 내주면을 따라 감겨있는 제1 코일과 제2 코일; 상기 제1 코일과 제2 코일 사이에 배치되는 요크; 상기 제1 코일과 제2 코일의 내측에 배치되고, 상기 제1 코일과 제2 코일에 전류가 발생하면 상기 요크를 기준으로 상기 수용부에서 상하 진동하는 마그네트; 및 상기 케이스에 장착되어 상기 마그네트를 탄성적으로 지지하는 탄성체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

햅틱 액추에이터
본 발명은 햅틱 액추에이터로서, 특히 휴대단말기 등 터치에 의한 진동 반응을 필요로 하는 전자기기에 내장되어 코일과 자석의 상호작용에 의해 진동을 발생시키는 햅틱 액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로 통신기기에서 착신을 하기 위해 많이 사용되는 것이 벨소리와 진동이다. 진동을 위해서는 소형의 진동 발생장치를 구동시켜 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기전체가 진동을 할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.
현재 휴대폰과 같은 통신기기에 적용되고 있는 착신수단 중 하나인 진동 발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로서, 휴대폰에 탑재되어 무음 착신알림용으로 사용되고 있다.
이러한 진동 발생장치는 휴대폰의 착신을 알리는 등의 목적으로 널리 사용되고 있으며, 근래에 들어서는 게임장치에 장착되어 사용자에게 게임의 진행상태를 알리거나 터치폰 등에 장착되어 사용자가 진동으로 터치 입력을 느낄 수 있도록 하기 위한 목적으로 그 사용이 늘고 있다.
한편, 휴대폰시장이 급속도로 팽창되고 있고, 이와 더불어 여러 가지 기능이 휴대폰에 부가되는 추세에 따라 휴대폰 부품의 소형화, 고품질화가 요구되는 상황에서 진동 발생장치 또한 기존제품의 단점을 개선하고, 품질을 획기적으로 개선시키는 새로운 구조의 제품개발의 필요성이 대두 되고 있는 실정이다.
휴대단말기에 장착되는 종래의 진동 발생장치는 기본적으로 중량체를 이용한 2차 진동계로, 중량체를 스프링과 같은 탄성체에 부착시키고, 중량체를 진동시키기 위한 코일을 구비하고 있다.
상기 코일에 전력을 인가하면 상기 중량체와 탄성체의 탄성 계수에 의해 미리 정해진 주파수 응답 특성에 따라 중량체가 진동한다.
최근 출시되는 휴대단말기는 상술한 바와 같이, 사용자의 터치입력에 반응하여 음성 또는 진동을 출력함으로써, 사용자에게 입력에 대응하는 피드백을 제공하는 기능을 구비하고 있다.
특히, 햅틱 기술이 적용된 휴대단말기의 경우에는 사용자의 여러 가지 입력에 반응하여 다양한 촉각 피드백을 제공하기 위해 다양한 형태의 진동을 발생하는 진동 발생장치의 연구가 한창 진행되고 있다.
그러나 종래의 진동 발생장치는 코일과 고정자석 사이에서 발생하는 로렌츠의 힘으로 중량체의 상하구동력을 발생하도록 하였는바, 로렌츠 힘에 의한 진동 발생장치의 구조적 한계로 인하여 진동의 세기 및 진동주파수 대역 등에서 좋은 특성을 나타내기 어려웠다.
특히, 종래의 LRA(Linear Resonant Actuator) 방식 또는 Linear Motor의 진동 발생장치에서는 댐핑값의 증가에 한계가 있어 반응속도가 빠르지 못한 문제점이 있었다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-1250288호
(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제10-1055562호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자기력 구조를 개선하여 사용자의 터치에 따른 반응속도 및 주파수 대역 등의 성능이 더욱 향상된 햅틱 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 햅틱 액추에이터는, 내부에 수용부가 형성되어 있는 케이스; 상기 케이스의 내주면을 따라 감겨있는 제1 코일과 제2 코일; 상기 제1 코일과 제2 코일 사이에 배치되는 요크; 상기 제1 코일과 제2 코일의 내측에 배치되고, 상기 제1 코일과 제2 코일에 전류가 발생하면 상기 요크를 기준으로 상기 수용부에서 상하 진동하는 마그네트; 및 상기 케이스에 장착되어 상기 마그네트를 탄성적으로 지지하는 탄성체를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 제1 코일과 제2 코일에는 서로 반대 방향으로 전류가 형성되고, 상기 마그네트는 상하로 분극되어 있다.
그리고 상기 제1 코일과 제2 코일은 원형 고리 형상으로 서로 반대 방향으로 감김 형성되어 상기 케이스의 내측면에 장착된다.
또한, 본 발명의 햅틱 액추에이터는, 상기 마그네트와 함께 상하로 진동하는 중량체를 더 포함하여 이루어지고, 상기 마그네트는 고리 형상으로 형성되어 상기 중량체의 외주면에 장착된다.
그리고 상기 탄성체는, 상기 케이스의 하부에 장착되어 상기 마그네트와 중량체를 상방향으로 탄성지지하는 하부스프링과, 상기 케이스의 상부에 장착되어 상기 마그네트와 중량체를 하방향으로 탄성지지하는 상부스프링으로 이루어진다.
그리고 상기 케이스는 자기장에 의해 자화되는 강자성체이며, 상기 마그네트, 요크, 케이스는 자기회로를 형성한다.
본 발명에 따른 햅틱 액추에이터는 구조가 간단하면서, 마그네트, 요크, 케이스에 의해 형성된 자기회로구조에 의해 진동 성능이 향상되고 반응속도가 빨라지며, 햅틱 액추에이터가 적용되는 휴대단말기에서 다양한 입력신호 패턴에 따라 그에 상응하는 출력을 신속하게 생성 및 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 액추에이터의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 액추에이터의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 액추에이터의 수직단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 액추에이터의 작동상태도.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 액추에이터의 전체 형상을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 액추에이터의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 액추에이터의 내부구조를 보여주기 위한 수직단면도이고, 도 4(a)는 마그네트 및 중량체가 하강한 상태를 도시한 도면이며, 도 4(b)는 마그네트 및 중량체가 상승한 상태를 도시한 도면이다. 도 4에서는 탄성체를 별도로 도시하지 않았으며, 도 3 및 도 4는 자기력선을 화살표로 표시하였다.
본 발명의 햅틱 액추에이터는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 케이스(100), 코일, 요크(400), 마그네트(500), 중량체(600) 및 탄성체(700,800)로 이루어진다.
케이스(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 베이스(110)와 커버(120)로 이루어지고, 대략 원통형상으로 형성되며 내부에 수용부(130)가 형성되어 있다. 베이스(110)의 상부에는 FPCB 및 하부스프링(700)이 장착된다. 그리고 베이스(110)의 상부에 커버(120)가 결합되어 수용부(130)를 형성하고, 커버(120)의 내측면에는 제1 코일(200), 제2 코일(300) 및 요크(400)가 장착된다. 또한, 커버(120)의 내측 상면에는 상부스프링(800)이 장착된다. 그리고 마그네트(500) 및 중량체(600)가 수용부(130)에서 상하로 진동한다. 이러한 케이스(100)는 강자성체인 냉간압연강판(SPCC) 재질로 제작되고, 도 3에 도시된 바와 같이 마그네트(500)에 의해 자기장이 형성됨에 따라 마그네트(500)와 케이스(100)는 자기회로를 형성한다.
제1 코일(200)과 제2 코일(300)은 케이스(100)의 내주면을 띠라 감겨있다. 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 코일(200)과 제2 코일(300)은 커버(120)의 내주면을 따라 원형 고리 형상으로 서로 반대 방향으로 감김 형성된다. 이에 따라 제1 코일(200)과 제2 코일(300)에는 전원이 연결되면 서로 반대 방향으로 흐르는 전류가 형성된다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 코일(200)과 제2 코일(300)은 커버(120)의 내측면에 장착되어 서로 상하로 배치되고, 제1 코일(200)과 제2 코일(300) 사이에는 요크(400)가 배치된다. 이러한 제1 코일(200)과 제2 코일(300)의 내측에는 마그네트(500)가 배치된다. 한편, 제1 코일(200)과 제2 코일(300)은 전술한 실시예 외에 다양한 형상으로 감김 형성될 수도 있다.
요크(400)는 전술한 바와 같이 제1 코일(200)과 제2 코일(300) 사이에 배치되고, 제1 코일(200) 및 제2 코일(300)에 전원이 연결되어 마그네트(500)의 상하 진동시에 자기장의 흐름을 유도한다. 그리고 요크(400)는 수용부(130)의 상하 중심부에 위치한다. 이러한 요크(400)는 냉간압연강판(SPCC) 재질로 제작되며, 제1 코일(200) 및 제2 코일(300)에 전류가 형성됨에 따라 마그네트(500), 요크(400), 케이스(100)는 자기회로를 형성한다. 그리고 요크(400)는 케이스(100)와 일체로 형성될 수 있다.
마그네트(500)는 원형 고리 형상으로 형성되어 중량체(600)의 외주면에 장착되고, 제1 코일(200)과 제2 코일(300) 내측에 배치된다. 그리고 마그네트(500)는 상하로 분극되어 있으며, 제1 코일(200)과 제2 코일(300)에 전류가 발생하면 요크(400)를 기준으로 수용부(130)에서 상하로 진동한다. 그리고 마그네트(500)의 상하 두께는 요크(400)의 상하 두께보다 두껍게 형성된다. 도 3도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 마그네트(500)의 상부에 N극이 형성되고 마그네트(500)의 하부에 S극이 형성된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따라 마그네트(500)의 N극과 S극의 위치가 바뀔 수도 있다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이 마그네트(500)에서 자기장이 발생함에 따라 마그네트(500), 커버(120) 및 베이스(110)는 자기회로를 형성한다.
중량체(600)는 원판 형상으로 형성되어 외주면에 마그네트(500)가 장착된다. 그리고 중량체(600)는 마그네트(500)와 함께 제1 코일(200) 및 제2 코일(300)에 연결되는 전원의 주파수와 동일한 공진주파수를 갖는다. 이러한 중량체(600)는 요크(400)와 동일한 높이에 위치하며, 탄성체(700,800)에 의해 지지되어 수용부(130)에서 마그네트(500)와 함께 상하로 진동한다.
탄성체(700,800)는 케이스(100)에 장착되어 마그네트(500)와 중량체(600)를 탄성적으로 지지한다. 이러한 탄성체(700,800)는 하부스프링(700)과 상부스프링(800)으로 이루어진다. 하부스프링(700)은 베이스(110)에 장착되어 마그네트(500)와 중량체(600)를 상방향으로 탄성지지한다. 그리고 상부스프링(800)은 커버(120)에 장착되어 마그네트(500)와 중량체(600)를 하방향으로 탄성지지한다.
구체적으로 하부스프링(700)은 판스프링이며 도 2에 도시된 바와 같이, 원형 고리 형상의 제1 하부고정부(710)와, 최대 외경이 제1 하부고정부(710)의 내경보다 작은 제2 하부고정부(720)와, 제1 하부고정부(710)와 제2 하부고정부(720)를 연결하는 나선 형상의 하부연결부(730)로 이루어진다. 제1 하부고정부(710)는 베이스(110)에 장착되고, 제2 하부고정부(720)는 중량체(600)의 하부에 장착된다. 그리고 제1 하부고정부(710)와 제2 하부고정부(720)는 2개의 하부연결부(730)에 의해 연결된다.
상부스프링(800)은 하부스프링(700)과 동일한 형상으로 형성되며, 원형 고리 형상의 제1 상부고정부(810)와, 최대 외경이 제1 상부고정부(810)의 내경보다 작은 제1 상부고정부(820)와, 제1 상부고정부(810)와 제2상부고정부를 연결하는 나선 형상의 상부연결부(830)로 이루어진다. 제1 상부고정부(810)는 커버(120)에 장착되고, 제1 상부고정부(820)는 중량체(600)의 상부에 장착된다. 그리고 제1 상부고정부(810)와 제1 상부고정부(820)는 2개의 상부연결부(830)에 의해 연결된다.
하부연결부(730) 및 상부연결부(830)는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 그 형상 및 수가 변경될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따라 탄성체는 하부스프링(700)과 상부스프링(800) 중 어느 하나만으로 이루어질 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 햅틱 액추에이터의 동작 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같은 초기 상태에서 마그네트(500)는 하부스프링(700)과 상부스프링(800)에 의해 지지되어 요크(400)와 동일한 높이에 위치한다. 그리고 마그네트(500)에 의해 자기장이 형성됨에 따라 마그네트(500), 커버(120), 베이스(110)는 자기회로를 형성한다.
이러한 초기 상태에서 제1 코일(200) 및 제2 코일(300)에 전원이 연결되면 제1 코일(200)과 제2 코일(300)에 서로 반대 방향으로 흐르는 전류가 형성되고, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 요크(400) 방향으로 S극이 형성되어 마그네트(500), 요크(400), 커버(120), 베이스(110)는 자기회로를 형성한다. 이에 따라 마그네트(500)와 중량체(600)가 하강한다. 그리고 마그네트(500) 및 중량체(600)가 하강함에 따라 하부스프링(700)이 압축되고 상부스프링(800)이 팽창된다.
한편, 제1 코일(200) 및 제2 코일(300)에 형성된 전류의 방향이 바뀌면, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 요크(400) 방향으로 N극이 형성되어, 마그네트(500), 커버(120), 요크(400)는 자기회로를 형성한다. 그리고 마그네트(500) 및 중량체(600)는 압축되어 있는 하부스프링(700)과 팽창되어 있는 상부스프링(800)의 탄성력에 의해 상방향으로 힘을 받는다. 이에 따라 마그네트(500) 및 중량체(600)가 상승한다. 그리고 마그네트(500) 및 중량체(600)가 상승함에 따라 하부스프링(700)이 팽창되고 상부스프링(800)이 압축된다.
또한, 마그네트(500) 및 중량체(600)가 상승한 상태에서 마그네트(500) 및 중량체(600)가 다시 하강할 때는 마그네트(500) 및 중량체(600)의 이동방향과 마그네트(500) 및 중량체(600)에 작용하는 외력의 방향만 다를 뿐 동일한 방법으로 마그네트(500) 및 중량체(600)가 하강하게 된다.
이와 같이 마그네트(500) 및 중량체(600)가 승강하면서 진동이 발생한다. 그리고 전술한 바와 같은 자기회로구조와 제1 코일(200) 및 제2 코일(300)의 탄성력에 의해 마그네트(500)와 중량체(600)는 진동시에 반강성(negative stiffness) 상태가 된다. 즉 제1 코일(200)과 제2 코일(300)에 전원이 연결되어 전류가 형성될 때, 마그네트(500)와 중량체(600)의 상하 변위 구간 중 초기위치를 중심으로 하는 일정 구간 내에서는 마그네트(500)에 의해 발행하는 자력과 제1 코일(200) 및 제2 코일(300)의 탄성력의 차이가 작은 안정적인 상태가 된다. 또한, 이러한 자기회로구조에 의해 마그네트(500) 및 중량체(600)가 요크(400)와 동일한 높이에 위치하도록 힘이 작용한다. 이처럼 마그네트(500)가 반강성 상태가 되면, 마그네트(500)의 댐핑값이 증가하게 되고, 이로 인해 마그네트(500)가 진동하는 반응속도가 빨라지는 효과가 발생한다. 또한, 반응속도가 빨라짐에 따라 햅틱 액추에이터가 적용되는 휴대단말기에서 다양한 입력신호 패턴에 따라 그에 상응하는 출력을 신속하게 생성 및 전달하여 품질 및 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 햅틱 액추에이터는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

Claims (6)

  1. 내부에 수용부가 형성되어 있는 케이스;
    상기 케이스의 내주면을 따라 감겨있는 제1 코일과 제2 코일;
    상기 제1 코일과 제2 코일 사이에 배치되는 요크;
    상기 제1 코일과 제2 코일의 내측에 배치되고, 상기 제1 코일과 제2 코일에 전류가 발생하면 상기 요크를 기준으로 상기 수용부에서 상하 진동하는 마그네트; 및
    상기 케이스에 장착되어 상기 마그네트를 탄성적으로 지지하는 탄성체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 햅틱 액추에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 코일과 제2 코일에는 서로 반대 방향으로 전류가 형성되고,
    상기 마그네트는 상하로 분극되어 있는 것을 특징으로 하는 햅틱 액추에이터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 코일과 제2 코일은 서로 반대 방향으로 감김 형성되어 상기 케이스의 내측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 햅틱 액추에이터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 마그네트와 함께 상하로 진동하는 중량체를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 마그네트는 고리 형상으로 형성되어 상기 중량체의 외주면에 장착되는 것을 특징으로 하는 햅틱 액추에이터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 탄성체는,
    상기 케이스의 하부에 장착되어 상기 마그네트와 중량체를 상방향으로 탄성지지하는 하부스프링과,
    상기 케이스의 상부에 장착되어 상기 마그네트와 중량체를 하방향으로 탄성지지하는 상부스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 햅틱 액추에이터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스는 자기장에 의해 자화되는 강자성체이며,
    상기 마그네트, 요크, 케이스는 자기회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 햅틱 액추에이터.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108869247A (zh) * 2018-07-25 2018-11-23 珠海格力电器股份有限公司 一种压缩机减振方法和***及包括该***的电器产品
CN112004612A (zh) * 2018-04-25 2020-11-27 马瑞利株式会社 触感发生装置和触感发生方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102240007B1 (ko) * 2018-05-24 2021-05-03 주식회사 닷 정보 출력 장치
KR102288717B1 (ko) * 2019-08-23 2021-08-11 주식회사 태성에스엔이 엑추에이터
KR102386694B1 (ko) * 2020-03-11 2022-04-14 (주)라이빅 진동 발생 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090146509A1 (en) * 2005-09-08 2009-06-11 Namiki Seimitsu Houseki Kabusikikaisha Vibration actuator
JP2013126299A (ja) * 2011-12-14 2013-06-24 Aisin Seiki Co Ltd リニアアクチュエータ
JP2013223833A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Nihon Densan Seimitsu Kk 振動発生装置
JP2014072998A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Tokai Rubber Ind Ltd 防振用リニアアクチュエータとそれを用いた能動型制振器
KR101491456B1 (ko) * 2013-11-05 2015-02-23 주식회사 하이소닉 햅틱 엑추에이터

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101055562B1 (ko) 2010-12-30 2011-08-08 삼성전기주식회사 선형진동모터
KR101250288B1 (ko) 2011-09-29 2013-04-03 (주)엠투시스 햅틱 엑추에이터

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090146509A1 (en) * 2005-09-08 2009-06-11 Namiki Seimitsu Houseki Kabusikikaisha Vibration actuator
JP2013126299A (ja) * 2011-12-14 2013-06-24 Aisin Seiki Co Ltd リニアアクチュエータ
JP2013223833A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Nihon Densan Seimitsu Kk 振動発生装置
JP2014072998A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Tokai Rubber Ind Ltd 防振用リニアアクチュエータとそれを用いた能動型制振器
KR101491456B1 (ko) * 2013-11-05 2015-02-23 주식회사 하이소닉 햅틱 엑추에이터

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112004612A (zh) * 2018-04-25 2020-11-27 马瑞利株式会社 触感发生装置和触感发生方法
CN112004612B (zh) * 2018-04-25 2021-10-22 马瑞利株式会社 触感发生装置和触感发生方法
US11806748B2 (en) 2018-04-25 2023-11-07 Marelli Corporation Tactile generation apparatus and tactile generation method
CN108869247A (zh) * 2018-07-25 2018-11-23 珠海格力电器股份有限公司 一种压缩机减振方法和***及包括该***的电器产品
CN108869247B (zh) * 2018-07-25 2023-10-13 珠海格力电器股份有限公司 一种压缩机减振方法和***及包括该***的电器产品

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