KR102138325B1 - Piezoelectric vibration module and piezoelectric vibration actuator with piezoelectric vibration module - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 압전 진동 모듈은 양단부 근방에 코러게이션부를 갖춘 진동 플레이트와; 이 진동 플레이트의 일면에 배치되고 외부 전원의 인가에 따라 팽창 및 수축 변형을 반복하여 진동력을 생성하는 압전소자; 및 진동 플레이트의 양단부를 고정하여 이격되게 배치된 베이스 플레이트;로 이루어진다.
특히, 본 발명은 전술된 압전 진동 모듈을 채용한 압전 진동 액츄에이터에 관한 것이다.The piezoelectric vibration module according to the present invention includes a vibration plate having a corrugation portion near both ends; A piezoelectric element disposed on one surface of the vibrating plate and repeating expansion and contraction deformation according to application of an external power source to generate vibration force; And a base plate which is spaced apart by fixing both ends of the vibration plate.
In particular, the present invention relates to a piezoelectric vibration actuator employing the piezoelectric vibration module described above.
Description
본 발명은 압전 진동 모듈과 상기 압전 진동 모듈을 구비한 압전 진동 액츄에이터에 관한 것이다.
The present invention relates to a piezoelectric vibration module and a piezoelectric vibration actuator provided with the piezoelectric vibration module.
일반적으로, 휴대전화, 전자책(E-Book) 단말기, 게임기, PMP 등의 휴대용 전자기기에 있어서, 진동 기능은 여러 가지 용도로 활용되고 있다.In general, in portable electronic devices such as mobile phones, E-book terminals, game machines, and PMPs, the vibration function is used for various purposes.
특히, 이러한 진동을 발생시키기 위한 진동발생장치는 휴대용 전자기기에 주로 탑재되어 무음의 착신 신호인 경보 기능으로 이용되고 있다.In particular, the vibration generating device for generating such a vibration is mainly mounted on a portable electronic device and is used as an alarm function that is a silent incoming signal.
이러한 휴대용 전자기기의 다기능화에 맞춰 진동발생장치는 현재 소형화 뿐만 아니라 집적화 그리고 다앙한 고기능화를 요구하고 있는 실정이다.In accordance with the multi-functionality of such portable electronic devices, the vibration generating device is currently in demand not only for miniaturization but also for integration and various high-functionality.
더욱이, 최근 휴대용 전자기기를 간편하게 사용하려는 사용자의 요구에 따라 휴대용 전자기기를 터치하여 입력하는 터치 방식의 디바이스를 일반적으로 채택하고 있다.Moreover, recently, a touch-type device for touching and inputting a portable electronic device is generally adopted according to a user's request to easily use the portable electronic device.
현재 통용되고 있는 햅틱 디바이스는 터치하여 입력하는 개념 이외에, 인터페이스 사용자의 직관적 경험을 반영하고 터치에 대한 피드백을 더욱 다양화하는 개념까지도 광범위하게 포함한다. 이러한 햅틱 디바이스는 특허문헌 1에 게재되어 있다.Currently used haptic devices include not only the concept of touching and inputting, but also a concept that reflects the intuitive experience of the interface user and further diversifies feedback on the touch. Such a haptic device is published in
특허문헌 1에 게재된 액츄에이터 모듈, 햅틱 피드백 디바이스 및 전자 장치는 이미 널리 알려져 있듯이 하나 이상의 압전 소자와, 이 압전 소자를 실장하여 압전 소자에서 발생하는 진동을 전달하는 진동 플레이트를 구비하고 있다.The actuator module, haptic feedback device, and electronic device disclosed in
이 액츄에이터 모듈은 진동 플레이트의 일면에 길이방향으로 접촉되어 전기 신호에 따라 부피를 가변하는 압전소자를 매개로 하여 진동 플레이트를 상하로 진동시키도록 되어 있다.The actuator module is configured to vibrate the vibrating plate up and down through a piezoelectric element that is in contact with a surface of the vibrating plate in the longitudinal direction to change the volume according to an electrical signal.
특허문헌 1에 따른 액츄에이터 모듈은 전술된 바와 같이 진동 플레이트의 일면에 길이방향을 따라 실장되되, 일례로 진동 플레이트의 길이방향을 따라 2개의 압전소자를 병렬 배치한다.As described above, the actuator module according to
병렬 배치된(다시 말하자면, 평행하게 배열된) 2개의 압전소자가 종래의 진동 플레이트 상에 실장되기 위해서는, 필연적으로 진동 플레이트의 폭을 증가시켜야 하고 이에 휴대용 전자기기 내부의 점유공간이 늘어날 수밖에는 없다. 이는 점점 소형화 그리고 집적화를 요구하는 압전 액츄에이터 모듈에 위반되는 것이다.In order for two piezoelectric elements arranged in parallel (that is, arranged in parallel) to be mounted on a conventional vibrating plate, the width of the vibrating plate must inevitably be increased, thereby increasing the space occupied by the portable electronic device. . This violates the piezoelectric actuator module, which increasingly requires miniaturization and integration.
이와 더불어서, 압전소자는 그 폭에 비해서 길이가 긴 바아(bar) 형상으로 형성되어 구조적 취약성을 가질 수밖에 없으며, 지속적으로 팽창과 수축을 반복적으로 수행하게 되므로 쉽게 파손되어 신뢰성이 저하되는 문제점을 가지게 된다.
In addition to this, the piezoelectric element is formed in a bar shape having a length longer than that of the width, and thus has to be structurally vulnerable. Since it continuously undergoes expansion and contraction repeatedly, it is easily damaged and has a problem of deteriorating reliability. .
본 발명은 전술된 단점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 길이방향으로 세분화된 압전소자를 매개로 하여 상하 병진 운동을 발생시킬 수 있는 압전 진동 모듈과 이를 장착한 압전 진동 액츄에이터를 제공하는 것이다.
The present invention has been created to solve the above-mentioned disadvantages, and provides a piezoelectric vibration module and a piezoelectric vibration actuator equipped with the piezoelectric vibration module capable of generating vertical and horizontal translational motion through a longitudinally divided piezoelectric element.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 압전 진동 모듈은 양단부 근방에 코러게이션부를 갖춘 진동 플레이트와; 이 진동 플레이트의 일면에 배치되고 외부 전원의 인가에 따라 팽창 및 수축 변형을 반복하여 진동력을 생성하는 압전소자; 및 진동 플레이트의 양단부를 고정하여 이격되게 배치된 베이스 플레이트;로 이루어진다.In order to achieve the above object, the piezoelectric vibration module according to the present invention includes a vibration plate having a corrugation portion near both ends; A piezoelectric element disposed on one surface of the vibrating plate and repeating expansion and contraction deformation according to application of an external power source to generate vibration force; And a base plate which is spaced apart by fixing both ends of the vibration plate.
본 발명에서, 코러게이션부는 진동 플레이트의 타면에서 하방으로 돌출되어 있다.In the present invention, the corrugation portion protrudes downward from the other surface of the vibration plate.
본 발명의 압전소자는 코러게이션부 상에 배치되어 있다.The piezoelectric element of the present invention is disposed on the corrugation unit.
바람직하기로, 압전소자의 중심부가 코러게이션, 특히 코러게이션의 오목형상부 상에 위치되도록 한다.Preferably, the central portion of the piezoelectric element is positioned on the corrugation, particularly the concave portion of the corrugation.
베이스 플레이트는 이의 양단부에 단차부를 형성하여 진동 플레이트와의 간격을 유지하면서 지지할 수 있다.The base plate can be supported by forming a stepped portion at both ends of the base plate while maintaining a gap with the vibration plate.
선택가능하기로, 코러게이션부는 2개의 코러게이션부로 구성되어 있다.To be selectable, the corrugation unit is composed of two corrugation units.
2개의 코러게이션부는 진동 플레이트의 중심부를 기준으로 좌우대칭되게 배치될 수 있다.
The two corrugation units may be arranged symmetrically with respect to the center of the vibration plate.
본 발명에 따른 압전 진동 액츄에이터는 전술된 압전 진동 모듈을 채용하는 것으로, 외부 전원의 인가에 따라 팽창 및 수축을 반복하여 진동력을 생성하는 압전소자와, 일면에 상기 압전소자를 배치하고 타면에 코러게이션부를 형성하며, 상하방향으로 구동하는 진동 플레이트, 및 이 진동 플레이트와 이격되게 배열되도록 상기 진동 플레이트의 양단부와 결합되는 베이스 플레이트를 구비한 압전 진동 모듈과; 하부를 개방하고 압전 진동 모듈이 선형으로 진동하도록 내부공간을 형성하는 상부 케이스; 및 압전 진동 모듈의 진동력을 증대시키기 위해 압전 진동 모듈 위에 배치된 중량체;를 구비한다.The piezoelectric vibration actuator according to the present invention adopts the above-described piezoelectric vibration module, and a piezoelectric element that repeatedly generates expansion and contraction according to the application of an external power source to generate vibration force, and the piezoelectric element is disposed on one surface and a coreror on the other A piezoelectric vibration module having a vibration plate that forms a gating portion, and drives in the vertical direction, and a base plate that is coupled to both ends of the vibration plate so as to be spaced apart from the vibration plate; An upper case opening the lower portion and forming an inner space so that the piezoelectric vibration module vibrates linearly; And a weight body disposed on the piezoelectric vibration module to increase the vibration force of the piezoelectric vibration module.
본 발명에서, 중량체는 진동 플레이트에서 수직상방으로 뻗어 있는 브라켓으로 장착된다.In the present invention, the weight body is mounted with a bracket extending vertically upward from the vibrating plate.
상부 케이스는 압전 진동 모듈의 베이스 플레이트로 차폐될 수 있다.The upper case may be shielded with the base plate of the piezoelectric vibration module.
중량체는 상부 케이스의 상부 내측면과 소정의 간격을 두고 이격되는 한편 진동 플레이트와도 떨어지게 배열된다.The weight body is spaced apart from the upper inner surface of the upper case at a predetermined distance while being arranged apart from the vibrating plate.
바람직하기로, 압전소자는 진동 플레이트의 코러게이션부에 배치된다.Preferably, the piezoelectric element is disposed in the corrugation portion of the vibration plate.
베이스 플레이트는 이의 양단부에 상방으로 돌출된 단차부를 형성할 수 있다.The base plate may form a stepped portion protruding upward at both ends thereof.
여기서, 단차부의 높이는 진동 플레이트의 코러게이션 돌출 높이보다 높게 형성되도록 한다.
Here, the height of the stepped portion is formed to be higher than the height of the corrugation protrusion of the vibration plate.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to this, the terms or words used in the specification and claims should not be interpreted in a conventional and lexical sense, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 압전소자와 진동 플레이트 사이의 박리 현상을 방지할 수 있는 압전 진동 모듈을 제안하여 압전 진동 모듈의 내구성을 향상시킨다.As described above, according to the description of the present invention, the present invention proposes a piezoelectric vibration module capable of preventing peeling between the piezoelectric element and the vibration plate, thereby improving the durability of the piezoelectric vibration module.
구체적으로, 본 발명은 진동 플레이트의 일면에 압전소자를 좌우대칭되게 배열하고 진동 플레이트와 압전소자의 접착 부위에 주름형상의 코러게이션부를 제공하는바, 압전소자의 반복되는 팽창과 수축 변형에 상응하게 진동 플레이트를 수축이완시켜 압전소자의 박리를 방지할 수 있다.Specifically, the present invention arranges the piezoelectric elements symmetrically on one surface of the vibrating plate and provides a corrugated corrugated portion at the bonding portion between the vibrating plate and the piezoelectric element, corresponding to repeated expansion and contraction deformation of the piezoelectric element. The vibration plate can be contracted and relaxed to prevent peeling of the piezoelectric element.
본 발명은 압전소자의 중심부에서 최대 휨(warpage) 현상이 발생되는데, 압전소자의 길이를 줄여 압전소자의 중심부위에 크랙(crack) 발생을 최소화시킬 수 있다.In the present invention, a maximum warpage occurs in the center of the piezoelectric element, and the generation of cracks in the center of the piezoelectric element can be minimized by reducing the length of the piezoelectric element.
본 발명은 진동 플레이트에 형성된 코러게이션부를 통해 진동 플레이트의 길이를 한정된 내부공간 내에서 연장시켜 공진 주파수를 감소시키는 효과를 가진다.
The present invention has an effect of reducing the resonance frequency by extending the length of the vibration plate in a limited internal space through the corrugation portion formed on the vibration plate.
도 1은 본 발명에 따른 압전 진동 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 도 1에 도시된 압전 진동 모듈의 구동 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 압전 진동 액츄에이터의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 압전 진동 액츄에이터의 분해 사시도이다.
도 5는 상부 케이스를 제외한 본 발명에 따른 압전 진동 액츄에이터의 정면도이다.1 is a view schematically showing a piezoelectric vibration module according to the present invention.
2A to 2B are views illustrating a driving process of the piezoelectric vibration module shown in FIG. 1.
3 is a perspective view of a piezoelectric vibration actuator according to the present invention.
4 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibration actuator shown in FIG. 3.
5 is a front view of the piezoelectric vibration actuator according to the present invention except the upper case.
이제, 본 발명에 따른 압전 진동 모듈과 이 압전 진동 모듈을 장착한 압전 진동 액츄에이터는 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
Now, the piezoelectric vibration module according to the present invention and the piezoelectric vibration actuator equipped with the piezoelectric vibration module will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 장점, 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되는 실시예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명료하게 할 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Advantages, features, and methods of achieving the advantages of the present invention will become apparent through embodiments described below along with the accompanying drawings. In addition to the reference numerals to the components of each drawing in this specification, the same reference numerals throughout the specification refer to the same or similar components. In addition, when a detailed description of known technologies related to the present specification obscures the gist of the present invention, the detailed description is omitted.
본 발명은 반복적인 팽창 및 수축 변형을 통해 압전소자의 진동력을 외부 부품으로 전달할 수 있는 압전 진동 모듈(100)에 관한 것이다.The present invention relates to a
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 압전 진동 모듈(100)은 압전소자(110)와 진동 플레이트(120) 및 베이스 플레이트(130)로 이루어지는데, 이러한 압전 진동 모듈(100)은 예컨대 터치 스크린 패널(touch screen panel;미도시) 등에 진동력을 발생시키는 수단으로 사용될 수 있다.
Referring to FIG. 1, the
진동 플레이트(120)는 압전소자(110)와 일체로 팽창 및 수축 변형을 반복하여 압전소자(110)의 진동력을 외부 부품으로 전달하는 것으로, 전반적으로 가늘고 긴 플레이트로 이루어진다. 도시된 바와 같이, 진동 플레이트(120)의 일면은 압전소자(110)를 장착하고, 진동 플레이트(120)의 타면에는 코러게이션부(121;corrugation)를 형성한다. 이와 달리, 코러게이션(121)이 진동 플레이트(120)의 일면에 그리고 압전소자(110)을 진동 플레이트(120)의 타면에 형성할 수도 있다.The
이 진동 플레이트(120)는 압전소자(110)를 구동하기 위한 전원을 인가하는 PCB(미도시)를 구비할 수 있다.The
널리 알려져 있듯이, 각각의 압전소자(110)는 단층형 또는 다층형으로 적층되어 구성될 수 있다. 다층형으로 적층된 압전소자는 낮은 외부 전압에서도 압전소자의 구동에 필요한 전계를 확보할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 압전 진동 모듈(100)의 구동 전압을 낮출 수 있는 효과를 야기시킬 수 있으므로 본 발명에서는 다층형으로 적층된 압전소자를 채용하는 것이 바람직할 것이다.
As is well known, each
덧붙여서, 진동 플레이트(120)는 외부 전원의 인가에 따라 팽창 및 수축 변형을 반복하는 압전소자(110)와 일체로 변형될 수 있도록 탄성력을 가진 금속 재질, 예컨대 서스(SUS)로 이루어진다. 또한, 압전소자(110)와 진동 플레이트(120)는 본딩 결합방식으로 서로 결합되는 경우에 접착부재의 경화에 의해 발생할 수 있는 밴딩(bending) 현상을 미연에 방지하도록 압전소자의 열팽창계수와 유사한 재질인 인바(invar)로 이루어질 수도 있다. In addition, the vibrating
전술되었듯이, 진동 플레이트(120)가 압전소자(110)와 유사한 열팽창계수를 가진 인바 재질로 형성되어, 압전소자(110)는 고온의 외부 환경하에서도 작동 혹은 열 충격시 발생되는 써멀 스트레스(thermal stress)가 감소되기 때문에 전기적 특성이 저하되는 압전 열화 현상을 방지하는 효과를 가진다.
As described above, the
본 발명에 따른 압전 진동 모듈(100)은 2개의 코러게이션부(121)를 갖춘 진동 플레이트(120)를 구비하는데, 이에 국한되지 않고 진동 플레이트(120)는 하나 이상의 코러게이션부(121)를 형성할 수도 있다. 2개의 코러게이션부(121)는 진동 플레이트(120)의 양단부에 인접하게 각각 배치된다. 구체적으로, 2개의 코러게이션부(121)는 진동 플레이트(120)의 중심을 기준으로 길이방향을 따라 좌우대칭되게 구비된다. The
압전소자(110)는 진동 플레이트(120)의 코러게이션부(121) 상에 접합되되, 전술된 바와 같이 진동 플레이트(120)의 일면에 길이방향을 따라 서로 이격된 상태로 일렬로 배열한다. 바람직하기로, 진동 플레이트(120)에서 외부를 향해 돌출된 코러게이션부(121)가 형성되지 않은 대향면, 즉 진동 플레이트(120)의 일면에 접합된다. The
특히, 압전소자(110)의 중심부(C)가 코러게이션부(121)의 오목형상부에 배치되도록 진동 플레이트(120)에 위치시킨다. 다시 말하자면, 압전소자(110)의 중심부(C)는 하방으로 돌출된 코러게이션부(121)의 기하학적 형상으로 인해 진동 플레이트(120)와 접합되지 않게 된다. 중심부(C)를 제외한 압전소자(110)의 접촉면은 진동 플레이트(120)와 결합되어, 압전소자(110)를 확실하게 위치고정시켜 진동 플레이트(120)에 진동력을 전달할 수 있게 한다.
In particular, the central portion C of the
본 발명은 햅틱 디바이스를 채용하는 휴대폰 혹은 다른 휴대용 기기에서 기기의 크기를 줄이면서 사용주파수를 종래의 햅틱 디바이스와 동일하게 유지할 수 있는데, 일반적으로 햅틱(haptic)감을 제공할 수 있는 주파수는 300Hz 이하, 바람직한 긍적적인 주파수는 대략 150~250Hz, 더욱 바람직하기로는 200Hz이다.The present invention can reduce the size of a device in a mobile phone or other portable device employing a haptic device while maintaining the same frequency as that of a conventional haptic device. Generally, a frequency capable of providing a haptic feeling is 300 Hz or less, The preferred positive frequency is approximately 150-250 Hz, more preferably 200 Hz.
본 발명은 앞서 기술되었듯이 진동 플레이트(120)의 길이와 햅틱감을 제공할 수 있는 주파수 사이의 상관 관계는 아래의 수학식으로부터 유추해 볼 수 있다.
In the present invention, as described above, the correlation between the length of the
여기서, Fn는 공진주파수를 나타내고, k는 구동부 강성, m은 구동부의 질량이다. 구동부라는 용어는 본 발명의 압전 진동 모듈에서 전원의 인가로 인해 상하방향으로 병진이동하여 진동력을 유발시키는 구성부재로, 진동플레이트(120)와 중량체(300; 도 5 참조)를 의미한다.
Here, F n represents the resonance frequency, k is the stiffness of the driving unit, and m is the mass of the driving unit. The term driving unit is a component member that translates upward and downward due to the application of power from the piezoelectric vibration module of the present invention to induce vibrational force, and refers to the
여기서, k는 구동부 강성이고, C는 상수, E는 영률, I는 관성 모멘트, L은 유효길이를 나타낸다.
Here, k is the stiffness of the driving part, C is a constant, E is a Young's modulus, I is a moment of inertia, and L is an effective length.
위의 수학식 2를 기초로 하여, 구동부 강성(k)은 진동 플레이트(120)의 길이가 길어질수록 작아지게 된다. 이러한 결과를 수학식 1에 대입하게 되면, 구동부 강성(k)이 작아지면서 이에 따라 공진주파수(Fn)가 줄어드는 것을 확인할 수 있다.Based on Equation 2 above, the stiffness (k) of the driving unit becomes smaller as the length of the
결과적으로, 진동 플레이트(120)의 길이가 길어질수록 공진주파수(Fn)가 줄어들게 되는바, 진동 플레이트(120)의 길이는 사용 공진주파수에 매우 큰 영향을 미치는 요소이다. 이러한 공진주파수를 낮게 만들기 위해서 압전 진동 모듈(100)의 길이를 길게 만들면 되지만, 모듈(100)의 장착성이 떨어지고 점유공간이 증가되는 문제점을 가진다. As a result, as the length of the
본 발명에 따른 압전 진동 모듈(100)은 코러게이션부(121)의 굴곡 정도에 따라 동일한 내부공간에서 진동 플레이트(120)를 최대로 길이연장될 수 있어 150~250Hz의 공진주파수를 제공할 수 있다.
The
진동 플레이트(120)는 베이스 플레이트(130)와 소정의 간격을 두고 평행하게 이격되되, 베이스 플레이트(130)는 도시된 바와 같이 전반적으로 가늘고 긴 편평한 형상의 플레이트로 형성되되, 압전 진동 액츄에이터(도 4 참조)의 상부 케이스의 개방 하부면을 폐쇄할 수 있는 크기로 형성된다.The
베이스 플레이트(130)는 이의 양단부에 단차부(131)를 형성하고, 진동 플레이트(120)가 베이스 플레이트(130)의 단차부(131)에 결합되어 고정된다. 단차부(131)는 진동 플레이트(120)와 베이스 플레이트(130) 사이에 공간을 제공한다.The
각각의 압전소자(110)에 전원이 인가되는 경우에, 압전소자(110)는 진동 플레이트(120)의 일면 상에 부착되어 있어 팽창 및/또는 수축 과정을 통해 진동 플레이트(120)의 중심부위에서 모멘트가 발생하게 된다. 전술된 바와 같이, 진동 플레이트(120)가 베이스 플레이트(130)의 양단부에 구비된 단차부(131)에 고정된 상태로 모멘트가 발생하기 때문에 진동 플레이트(120)의 중심부위가 상하방향으로 변형이 일어나게 된다. When power is applied to each of the
따라서, 단차부(131)의 높이는 돌출된 코러게이션부(121)의 높이보다 크고 진동 플레이트(120)의 상하 병진이동시 베이스 플레이트(130)와의 충돌되지 않을 크기를 갖도록 한다.
Therefore, the height of the stepped
도 2a 내지 도 2b는 도 1에 도시된 압전 진동 모듈(100)의 구동 과정을 도시한 도면으로, 본 발명에 따른 압전 진동 모듈(100)은 터치 스크린 패널 혹은 LCD와 같은 화상표시부에 결합되어 진동력을 외부로 전달한다. 참고로, 도 1의 압전 진동 모듈(100)은 외부 전원이 인가되기 전의 상태를 도시한 것이다. 2A to 2B are diagrams showing a driving process of the
도 2a는 전원 인가시 압전소자(110)의 길이가 팽창되는 압전 진동 모듈(100)의 정면도로서, 압전소자(110)의 길이가 길어지면 진동 플레이트(120)는 상대적으로 변형률이 작고 진동 플레이트(120)의 양단부가 베이스 플레이트(130)에 고정되어 있으므로 진동 플레이트(120)는 아래 방향으로 휘어져 구동하게 된다. 압전소자(110)가 팽창하면서 압전소자(110)는 길이방향으로 이완(弛緩)되는데, 이때 진동플레이트(120)도 압전소자(110)와 결합되어 있어 이완방향을 따라 신장하게 된다. 압전소자(110)의 신장률이 진동 플레이트(120)의 변형률보다 크기 때문에 압전소자(110)가 진동 플레이트(120)에서 박리되거나 파손되게 된다. 하지만, 본 발명은 코러게이션부(121)를 통해 진동 플레이트(120)와 압전소자(110) 사이에 비결합 부위를 제공하게 되고, 코러게이션부(121)의 굴곡을 통해 압전소자(110)와 진동 플레이트(120)의 변형 차이를 완화킬 수 있게 된다. 즉, 압전소자(110)가 팽창하게 되면 압전소자(110)와 비결합된 코러게이션부(121)가 벌어져 압전소자(110)의 박리 및/또는 손상을 방지할 수 있게 된다.2A is a front view of the
도 2b는 전원 인가시 압전소자(110)의 길이가 수축되는 압전 진동 모듈(100)의 정면도로서, 압전소자(110)의 길이가 줄어들면 진동 플레이트(120)는 위로 휘어져 구동하게 된다. 압전소자(110)가 수축하게 되면서, 압전소자(110)와 비결합된 코로게이션부(121)는 좁혀지게 되어 압전소자(110)의 박리 및/또는 손상을 방지할 수 있게 된다.2B is a front view of the
도시된 바와 같이, 상·하 방향의 진동에 의해 2개로 분할된 압전소자(110)를 구비한 햅틱 디바이스의 사용자는 진동 피드백을 감지할 수 있게 된다.
As illustrated, a user of a haptic device having a
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 압전 진동 모듈(100)을 장착한 압전 진동 액츄에이터(1)를 도시한 도면들이다.3 to 5 are views showing the
도시된 바와 같이, 본 발명의 압전 진동 액츄에이터(1)는 전원의 인가로 인해 상하방향으로 병진이동하여 진동력을 유발시키는 압전 진동 모듈(100)과 상부 케이스(200) 및 중량체(300)로 이루어진다.
As shown, the
상부 케이스(200)는 일측면을 개방한 박스(box)형상으로 이루어져 있으며, 그 내부공간에 압전소자(110)를 장착한 압전 진동 모듈(100)을 수용한다. 상부 케이스(200)의 개방면은 압전 진동 모듈(100)의 베이스 플레이트(130)로 폐쇄될 수 있다. 상부 케이스(200)와 베이스 플레이트(130)는 당해 분야의 숙련자들에게 이미 널리 알려져 있는 코킹(caulking), 용접 혹은 본딩 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다.
The
압전 진동 모듈(100)은 진동 플레이트(120)의 일면에 중량체(300)를 장착한다. 중량체(300)는 진동 플레이트(120)의 양측면에서 수직상방으로 배치된 브라켓(310)에 결합되어 압전 진동 모듈(100)에 배치된다. 브라켓(310)은 진동 플레이트(120)의 중심부에 결합된다. 브라켓(310)과 진동 플레이트(120)는 일체형 단일 부품으로 이루어질 수 있으며, 이와 달리 다양한 접합방식으로 고정결합될 수도 있다.The
브라켓(310)은 진동 플레이트(120)의 일면과 이격되게 중량체(300)를 배치할 수 있다. 중량체(300)는 진동력을 최대로 증가시키는 매개물로서, 진동 플레이트(120)와의 접촉을 방지하기 위해 중량체(300)의 중심부에서 양단부를 향하여 상향 경사지도록 형성된다. The
여기서, 중량체(300)는 금속 재질로 제작될 수 있으며, 동일 체적에서 상대적으로 밀도가 높은 텅스텐 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
Here, the
본 발명의 압전 진동 액츄에이터(1)에서, 상부 케이스(200)는 중량체(300)의 상부와 이격되도록 형성되어 압전 진동 모듈(100)의 진동 플레이트(120)가 윗방향으로 휘어지는 구동 변위하는 경우에도 중량체(300)와 상부 케이스(200)의 상부 내측면과 접촉 혹은 충돌되지 않게 한다.
In the
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 압전 진동 모듈과 이 압전 진동 모듈을 구비한 압전 진동 액츄에이터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, the present invention is specifically described, and the piezoelectric vibration module according to the present invention and the piezoelectric vibration actuator provided with the piezoelectric vibration module are not limited thereto. It is clear that the modification or improvement is possible by a person having ordinary knowledge in the field within the technical idea of.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
All simple modifications or changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.
1 ----- 압전 진동 액츄에이터
100 ----- 압전 진동 모듈
110 ----- 압전소자
120 ----- 진동 플레이트
130 ----- 베이스 플레이트
200 ----- 상부 케이스
300 ----- 중량체
310 ----- 브라켓1 ----- Piezoelectric Vibration Actuator
100 ----- Piezoelectric vibration module
110 ----- Piezoelectric element
120 ----- vibrating plate
130 ----- base plate
200 ----- upper case
300 ----- Weight
310 ----- Bracket
Claims (14)
상기 진동 플레이트의 일면에 배치되고 외부 전원의 인가에 따라 팽창 및 수축 변형을 반복하여 진동력을 생성하는 압전소자; 및
상기 진동 플레이트와 이격되게 배열되도록, 상기 진동 플레이트의 양 단부와 결합되는 베이스 플레이트;
를 포함하고,
상기 베이스 플레이트의 양단부에는 단차부가 형성되어 있고, 상기 진동 플레이트의 양단부가 상기 단차부에 결합되며,
상기 코러게이션부는 진동 플레이트의 중심부를 기준으로 좌우대칭되게 2개 형성되어 있으며,
상기 압전소자는 상기 진동플레이트의 길이 방향보다 폭 방향의 길이가 더 긴 형태인 것을 특징으로 하는, 압전 진동 모듈.
A vibration plate having a corrugation portion near both ends;
A piezoelectric element disposed on one surface of the vibration plate and repeatedly generating expansion and contraction deformation according to application of an external power source to generate vibration force; And
A base plate coupled to both ends of the vibration plate so as to be spaced apart from the vibration plate;
Including,
Steps are formed at both ends of the base plate, and both ends of the vibration plate are coupled to the steps,
The corrugation unit is formed in two symmetrically symmetrical relative to the center of the vibration plate,
The piezoelectric element is characterized in that the length in the width direction is longer than the longitudinal direction of the vibration plate, the piezoelectric vibration module.
상기 코러게이션부는 상기 진동 플레이트의 타면에서 하방으로 돌출되어 있는 압전 진동 모듈.
The method according to claim 1,
The corrugation portion is a piezoelectric vibration module protruding downward from the other surface of the vibration plate.
상기 압전소자는 상기 코러게이션부에 배치되는 압전 진동 모듈.
The method according to claim 1,
The piezoelectric element is a piezoelectric vibration module disposed in the corrugation unit.
상기 압전소자의 중심부가 상기 코러게이션에 배치되는 압전 진동 모듈.
The method according to claim 1,
A piezoelectric vibration module in which the central portion of the piezoelectric element is disposed in the correlation.
하부를 개방하고 상기 압전 진동 모듈이 선형으로 진동하도록 내부공간을 형성하는 상부 케이스; 및
상기 압전 진동 모듈의 진동력을 증대시키기 위해 상기 압전 진동 모듈 위에 배치된 중량체;
를 포함하고,
상기 베이스 플레이트의 양단부에는 단차부가 형성되어 있고, 상기 진동 플레이트의 양단부가 상기 단차부에 결합되며,
상기 코러게이션부는 진동 플레이트의 중심부를 기준으로 좌우대칭되게 2개 형성되어 있고,
상기 압전소자는 상기 진동플레이트의 길이 방향보다 폭 방향의 길이가 더 긴 형태인 것을 특징으로 하는, 압전진동 액츄에이터.
A piezoelectric element that generates vibration force by repeatedly expanding and contracting according to the application of an external power source, a piezoelectric element disposed on one surface, a corrugation portion formed on the other surface, and a vibration plate driving in the vertical direction, and the vibration plate A piezoelectric vibration module having a base plate coupled to both ends of the vibration plate so as to be arranged spaced apart;
An upper case opening the lower portion and forming an inner space so that the piezoelectric vibration module vibrates linearly; And
A weight body disposed on the piezoelectric vibration module to increase the vibration force of the piezoelectric vibration module;
Including,
Steps are formed at both ends of the base plate, and both ends of the vibration plate are coupled to the steps,
The corrugation portion is formed to be symmetrical to the left and right relative to the center of the vibration plate,
The piezoelectric element is characterized in that the length in the width direction is longer than the longitudinal direction of the vibration plate, the piezoelectric vibration actuator.
상기 중량체는 상기 진동 플레이트에서 수직상방으로 뻗어 있는 브라켓으로 장착되는 압전 진동 액츄에이터.
The method according to claim 8,
The weight body is a piezoelectric vibration actuator mounted in a bracket extending vertically upward from the vibration plate.
상기 상부 케이스는 상기 압전 진동 모듈의 베이스 플레이트로 차폐되는 압전 진동 액츄에이터.
The method according to claim 8,
The upper case is a piezoelectric vibration actuator that is shielded by a base plate of the piezoelectric vibration module.
상기 중량체는 상기 상부 케이스의 상부 내측면과 소정의 간격을 두고 이격되어 있는 압전 진동 액츄에이터.
The method according to claim 8,
The weight body is a piezoelectric vibration actuator spaced apart at a predetermined distance from the upper inner surface of the upper case.
상기 단차부의 높이는 상기 진동 플레이트의 코러게이션 돌출 높이보다 높게 형성되는 압전 진동 액츄에이터.The method according to claim 8,
The height of the step portion is a piezoelectric vibration actuator formed higher than the height of the corrugation protrusion of the vibration plate.
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