KR20200087028A

KR20200087028A - 액추에이터

Info

Publication number: KR20200087028A
Application number: KR1020190003538A
Authority: KR
Inventors: 김천명; 하정애; 양원석; 홍혜준
Original assignee: 주식회사 이엠텍
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-07-20
Anticipated expiration: 2039-01-10
Also published as: KR102167417B1

Abstract

본 발명은 상면과 측벽으로 이루어지는 상부 케이스, 상부 케이스의 하부에 결합되는 하부 케이스, 하부 케이스의 내면에 고정되는 보이스 코일, 보이스 코일과의 상호 전자기력에 의해 진동하며, 영구자석 및 요크를 구비하는 진동자 및 요크와 상부 케이스의 상면에 고정되어 진동자를 탄성 지지하는 탄성 부재를 포함하고, 탄성 부재의 요크 부착부는 요크에 부착되며, 요크 부착부로부터 탄성있게 굴곡되어 연장되는 브릿지를 구비하며, 브릿지의 단부가 상부 케이스의 상면에 부착되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

Description

액추에이터{ACTUATOR}

본 발명은 액추에이터에 관한 것이다.

평면 패널 스피커는 예컨대 휴대 전화기나 휴대 정보 단말기(PDA), 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 기기에서 사용되며, 일반적으로 액정 표시 소자 등의 표시 소자의 표시면을 덮어 기기의 표면에 배치되는 투명한 패널(평면)을 진동판으로 사용하는 구조로 되어 있다.

도 1은 평면 패널 스피커의 종래 구성의 일 예로서 일본 특허 출원 공개 2004-104327호 공보에 기재되어 있는 구성을 도시한 것으로, 액추에이터(10)가 장착된 패널(21)에는, 휴대 전화기의 케이스(22)에 그 가장자리 부분이 고정 지지되어 휴대 전화기의 표면에 배치된다. 이때, 패널(21)의 가장자리 부분과 케이스(22) 사이에는 가스켓(23)이 전체 둘레에 걸쳐 끼워지고, 이 가스켓(23)을 통하여 패널(21)이 케이스(22)에 지지된다. 도 1에서, 24는 인쇄 회로 기판을 나타내고, 25는 액추에이터(10)를 인쇄 회로 기판(24)에 연결하기 위한 리드 선을 나타낸다. 도시하지는 않았으나, 인쇄 회로 기판(24) 상에는 표시 소자로서 예컨대 액정 표시 소자가 실장된다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 평면 패널 스피커에서는 액추에이터(10)에 음성 신호를 입력하면 압전 진동판(11, 12)이 진동하고, 그 진동이 홀더(13)를 통과하여 파 형태로 패널(21)에 전달되어 패널(21) 전체에서 소리를 방사하도록 되어 있다. 패널(21)과 케이스(22) 사이에 끼워진 가스켓(23)에 의해 케이스(22)로 전달되는 진동이 감소되고 패널(21)의 진동량을 증가시킬 수 있다.

그러나 압전 진동판은 중고역 대역의 음압은 충분한 반면 저역대의 음압 발생은 부족하다는 한계가 있다. 또한 압전소자는 음향을 발생시킬만한 진동력은 충분히 발생시킬 수 있으나, 진동 기능으로 사용할만큼의 강한 진동력은 제공할 수 없다는 단점이 있다.

일본 특허 출원 공개 2004-104327호

본 발명은 휴대 단말기나 웨어러블 디바이스, 게임기 등의 전자기기에 부착되어 전자기기를 진동시킴으로써 음성 신호를 재생할 수 있는 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상면과 측벽으로 이루어지는 상부 케이스, 상부 케이스의 하부에 결합되는 하부 케이스, 하부 케이스의 내면에 고정되는 보이스 코일, 보이스 코일과의 상호 전자기력에 의해 진동하며, 영구자석 및 요크를 구비하는 진동자 및 요크와 상부 케이스의 상면에 고정되어 진동자를 탄성 지지하는 탄성 부재를 포함하고, 탄성 부재는 요크에 부착되는 요크 부착부와, 요크 부착부로부터 탄성있게 굴곡되어 연장되는 브릿지와, 브릿지로부터 연장되어 상부 케이스의 상면에 고정되는 케이스 고정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 영구자석은, 직사각형의 센터 자석을 구비하며, 요크는 센터 자석 부착부와 센터 자석 부착부로부터 외측으로 연장되는 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 요크의 연장부에 부착되며 진동력을 강화할 수 있는 중량체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 연장부는, 센터 자석 부착부의 장축에서 연장된 장축 연장부와, 센터 자석 부착부의 단축에서 연장된 단축 연장부를 구비하며, 탄성 부재의 요크 부착부는 장축 연장부에 부착되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 장축 연장부는, 외측 모서리가 삭제되어 사이드 자석의 일부가 노출되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 탄성 부재의 케이스 고정부와 상부 케이스 사이에 배치되는 하나 이상의 보조 고정체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 탄성 부재의 케이스 고정부 하면에 배치되는 추가 보조 고정체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 탄성 부재는 요크 부착부에서 네 방향으로 브릿지가 연장되는 하나의 탄성 부재가 배치되거나, 요크 부착부에서 두 방향으로 브릿지가 연장되는 한 쌍의 탄성 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 요크는 영구 자석이 부착되는 센터 자석 부착부와, 센터 자석 부착부의 외측으로 연장되며, 자석 또는 중량체가 부착되는 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 탄성 부재의 브릿지는 요크의 연장부가 형성되지 않은 빈 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 탄성 부재는 사각형이며, 마주하는 한 쌍의 변이 요크 부착부가 되고, 나머지 마주하는 한 쌍의 변은 케이스 고정부가 되며, 모서리에 브릿지가 마련되는 것을 특징으로 하는 액추에이터를 제공한다.

본 발명이 제공하는 액추에이터는 탄성 부재가 요크와 상부 케이스 사이에 설치되며, 필요에 따라 다른 부품의 배치나 크기를 변경하지 않고, 요크 상에 자석을 추가하거나 뺄 수 있고, 중량체를 추가하거나 뺄 수 있어, 진동력이나 자력을 손쉽게 변경할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명이 제공하는 액추에이터는 탄성 부재와 요크의 간섭을 최소화하여 진동이 원활히 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 평면 패널 스피커의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터를 도시한 분해도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터의 인쇄회로기판을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 탄성 부재를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 요크와 영구 자석의 설치 모습을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 영구 자석의 설치 모습을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 영구 자석의 설치 모습을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 탄성 부재를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 탄성 부재를 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터를 도시한 분해도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터는, 상면(110)과 측벽(120)으로 이루어지는 상부 케이스(100)와, 상부 케이스(100)의 하부에 결합되는 하부 케이스(200)에 의해 외관이 형성되며, 그 내부에 부품들이 배치된다.

하부 케이스(200)의 내면, 즉 도면 상으로 하부 케이스(200)의 상면에 보이스 코일(300)이 고정되어 고정자의 역할을 한다.

진동자는 보이스 코일과의 상호 전자기력에 의해 진동하며, 영구자석(410, 420, 430) 및 요크(400)를 구비한다.

요크(400)와 상부 케이스(100)의 상면(110)에 고정되어 진동자를 탄성 지지하는 탄성 부재(500)를 포함하고, 탄성 부재(500)의 요크 부착부는 요크(400)에 부착되며, 요크 부착부로부터 탄성있게 굴곡되어 연장되는 브릿지를 구비하며, 브릿지의 단부가 상부 케이스(100)의 상면(110)에 부착된다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터의 인쇄회로기판을 도시한 도면이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터는, 하부 케이스(200)와 보이스 코일(300) 사이에 인쇄회로기판(600)이 배치된다. 인쇄회로기판(600)은 보이스 코일과의 접점(610)이 상부 케이스(100)에 의해 덮이는 내부 공간에 위치하고, 외부 전원을 인가하기 위한 터미널(620)은 상부 케이스(100)에 의해 덮이지 않는 외부에 노출되어 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 탄성 부재를 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 요크와 영구 자석의 설치 모습을 도시한 도면이다. 영구자석은 사각형의 센터 자석(410)과, 센터 자석(410)의 측면과 간격을 두고 배치되는 복수 개의 사이드 자석(420, 430)을 포함한다. 사이드 자석(420, 430)은 센터 자석(410)의 장축 외측에 마주보고 배치되는 장축 사이드 자석(420)과 센터 자석(410)의 단축 외측에 마주보고 배치되는 단축 사이드 자석(430)으로 구분할 수 있다. 한편, 센터 자석(410)과 사이드 자석(420, 430)의 일면에는 탑 플레이트(450)를 부착하여 자속 형성을 도울 수 있다. 탑 플레이트(450)는 요크(400) 부착면의 반대면으로, 도면 상에서는 각 자석(410, 420, 430)들의 하면이 된다.

요크(400)는 센터 자석(410)을 부착할 수 있도록 센터 자석(410)과 단면이 동일하거나 더 큰 직사각형의 센터 자석 부착부(401)와, 센터 자석 부착부(401)의 일측에서 외측으로 연장되는 연장부(402, 403)를 구비한다. 연장부(402, 403)는 센터 자석 부착부(401)의 장축에서 연장된 장축 연장부(402)와, 센터 자석 부착부(401)의 단축에서 연장된 단축 연장부(403)를 포함한다.

탄성 부재(500)는 요크(400)에 부착되는 요크 부착부(510)와 요크 부착부(510)로부터 굴곡되어 연장되는 브릿지(520)를 구비한다. 브릿지(520)는 굴곡되어 있기 때문에 탄성을 가지며, 브릿지(520)의 단부는 앞서 설명한 바와 같이 상부 케이스(100; 도 2 참조)의 상면(110; 도 2 참조)에 부착된다.

탄성 부재(500)는 서로 대칭되는 형상으로 한 쌍 구비되며, 장축 연장부(402)에 부착된다. 이 때, 장축 연장부(402)는 센터 자석 부착부(401)와 단차를 구비하여, 탄성 부재(500)의 부착 높이를 낮추어, 진동자의 진동 공간을 확보할 수 있다. 한편, 탄성 부재(500)는 높낮이가 없는 평면 형상으로, 브릿지(520)의 단부가 상부 케이스(100)의 상면(100)에 부착될 경우 진동자가 진동하기 어렵다. 따라서 브릿지(520)의 단부에는 소정의 높이를 가지는 보조 고정체(530)를 구비하여, 진동자의 진동 공간을 확보할 수 있다. 탄성 부재(500)와 보조 고정체(530)는 서로 용접이나 본딩 등에 의해 부착될 수 있다. 한편 브릿지(520)의 하면, 즉, 브릿지(520)에서 상부 케이스(120)와 마주하는 편의 반대면에 추가적인 보조 고정체(532)가 부착될 수도 있다.

또한, 브릿지(520)가 요크(400)와 간섭되는 것을 방지하기 위해, 장축 연장부(402)의 모서리(402a)가 삭제되어 사이드 자석(420)의 모서리가 노출된다. 이는 브릿지(520)의 운동 공간을 확보하기 위한 것으로, 진동력 향상에 도움이 된다.

도면 상으로는 센터 자석(410)이 직사각형이라 단축과 장축으로 묘사하였으나, 센터 자석(410)은 정사각형일 수도 있으며, 이 경우 사이드 자석(420, 430)들의 크기는 모두 동일하다. 또한 연장부(402, 403) 역시도 장축, 단축으로 구분되지 않고 모두 동일한 크기가 되며, 탄성부재(500)는 임의의 마주보는 연장부(402, 403) 상에 부착될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 영구 자석의 설치 모습을 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 액추에이터는 진동자로, 요크(400)와 센터 자석(410), 그리고 요크(400)의 장축 연장부(402)에 배치되는 한 쌍의 사이드 자석(420)만을 구비한다. 즉, 제1 실시예와 달리 단축 연장부(401)에는 아무것도 배치되지 않는다. 장축 연장부(402)에 배치되는 사이드 자석(420)만으로도 자력이 충분한 경우, 단축 연장부(403)에 자석 배치를 생략함으로써 비용을 절감할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 영구 자석의 설치 모습을 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 액추에이터는 진동자로, 요크(400)와 센터 자석(410), 그리고 요크(400)의 장축 연장부(402)에 배치되는 한 쌍의 사이드 자석(420)과, 단축 연장부(403)에 배치되는 한 쌍의 중량체(800)를 구비한다. 장축 연장부(402)에 배치되는 사이드 자석(420)만으로도 자력이 충분한 경우, 단축 연장부(403)에 자석 배치를 생략하고 대신 중량체(800)를 배치함으로써 진동력을 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 탄성 부재를 도시한 도면이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 액추에이터는, 탄성 부재(500a)가 하나의 부품으로 되어 있다는 점에서 대칭되는 형태의 한 쌍이 구비되는 제1 실시예와 다르다. 제4 실시예에 따른 액추에이터가 구비하는 탄성 부재(500a)는 요크(400)의 센터 자석 부착부(401) 및 장축 연장부(402)에 부착되는 요크 부착부(510a)와, 요크 부착부(510)로부터 네 방향으로 서로 대칭되게 연장 되는 브릿지(520a)를 구비한다. 제4 실시예에서도, 브릿지(520a)의 단부에는 상부 케이스(100)에 부착되며 진동 공간을 확보하기 위한 보조 고정체(530a)가 부착된다.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액추에이터의 요크와 탄성 부재를 도시한 도면이다. 본 발명의 제5 실시예에 따른 액추에이터는, 자석의 형상 및 배치, 탄성 부재의 형상이 제1 실시예와 다르다. 제5 실시예에 따른 액추에이터가 구비하는 자기 회로의 요크(400b)의 형상은 제1 실시예와 마찬가지로 중앙에 사각형의 센터 자석 부착부(401b)가 마련되고, 센터 자석 부착부(401b)의 마주하는 한 쌍의 변에 각각 외부로 연장되는 연장부(402b)가 구비된다.

영구 자석은 센터 자석 부착부(401b)에 부착되는 센터 자석(410b)과, 연장부(402)에 부착되는 한 쌍의 사이드 자석(420b)을 구비한다. 사이드 자석(420b)의 하면에는 탑 플레이트(450b)가 부착된다.

탄성 부재(500b)는 사각형 링 형상으로, 마주하는 한 쌍의 변이 요크 부착부(510b)가 되고, 나머지 마주하는 한 쌍의 변은 케이스 고정부(512b)가 되며, 모서리에 브릿지(520b)가 마련된다. 탄성 부재(500b)의 케이스 고정부(512b)와 상부 케이스(100; 도 2 참조) 사이에 배치되는 하나 이상의 보조 고정체(530b)를 더 포함할 수 있다.

Claims

상면과 측벽으로 이루어지는 상부 케이스;
상부 케이스의 하부에 결합되는 하부 케이스;
하부 케이스의 내면에 고정되는 보이스 코일;
보이스 코일과의 상호 전자기력에 의해 진동하며, 영구자석 및 요크를 구비하는 진동자; 및
요크와 상부 케이스의 상면에 고정되어 진동자를 탄성 지지하는 탄성 부재;를 포함하고,
탄성 부재는 요크에 부착되는 요크 부착부와, 요크 부착부로부터 탄성있게 굴곡되어 연장되는 브릿지와, 브릿지로부터 연장되어 상부 케이스의 상면에 고정되는 케이스 고정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제1항에 있어서,
요크에 부착되며 진동력을 강화할 수 있는 중량체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제1항에 있어서,
하부 케이스와 보이스 코일 사이에 고정되며, 보이스 코일로 외부 신호를 전달하는 인쇄회로기판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제1항에 있어서,
보이스 코일 및 상부 케이스와 하부 케이스는 사각형이며, 탄성부재의 요크 부착부는 보이스 코일의 일 측면과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제1항에 있어서,
탄성 부재의 케이스 고정부와 상부 케이스 사이에 배치되는 하나 이상의 보조 고정체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제5항에 있어서,
탄성 부재의 케이스 고정부 하면에 배치되는 추가 보조 고정체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제1항에 있어서,
탄성 부재는 요크 부착부에서 네 방향으로 브릿지가 연장되는 하나의 탄성 부재가 배치되거나, 요크 부착부에서 두 방향으로 브릿지가 연장되는 한 쌍의 탄성 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제1항에 있어서,
탄성 부재는, 요크 부착부에서 두 방향으로 브릿지가 연장되는 한 쌍의 탄성 부재가 서로 대칭되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제1항에 있어서,
요크는, 영구 자석이 부착되는 센터 자석 부착부와, 센터 자석 부착부의 외측으로 연장되며, 자석 또는 중량체가 부착되는 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제9항에 있어서,
탄성 부재의 브릿지는 요크의 연장부가 형성되지 않은 빈 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제9항에 있어서,
탄성 부재는 사각형이며,
마주하는 한 쌍의 변이 요크 부착부가 되고, 나머지 마주하는 한 쌍의 변은 케이스 고정부가 되며, 모서리에 브릿지가 마련되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.