JP2010260044A

JP2010260044A - 慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュール

Info

Publication number: JP2010260044A
Application number: JP2009234163A
Authority: JP
Inventors: Dong Soo Kwon; スクォン，ドン; Tae Heon Yang; ホンヤン，テ
Original assignee: Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Current assignee: Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2029-10-08
Also published as: EP2248601A2; US8004124B2; KR101084715B1; JP4955044B2; KR20100120735A; US20100283331A1

Abstract

【課題】多様な形態の慣性振動及び衝撃振動が発生可能な振動発生モジュールを提供する。
【解決手段】磁力発生ユニット１００、弾性力提供ユニット２００を設け、磁力発生ユニットに基準値超過のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを供給するとき、磁力発生ユニットから完全離隔した完全上昇状態と、磁力発生ユニットの上面に接する完全下降状態を繰り返して衝撃振動を発生する。磁力発生ユニットに基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを供給するとき、磁力発生ユニットから少し離隔した部分上昇状態と、磁力発生ユニットの上面に近接する部分下降状態を繰り返すことによって慣性振動を発生する。永久磁石３００の運動によって共に上昇または下降するコンタクター４００及び永久磁石が完全上昇状態になったとき、コンタクターの先端にぶつかって衝撃を発生する衝撃伝達パネル５００を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールに係り、より詳しくは基準値超過のデューティ（ｄｕｔｙ）または電圧（ｖｏｌｔａｇｅ）を持つ周期的な電気エネルギーを磁力発生ユニットに供給すれば衝撃振動を発生することができ、基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを磁力発生ユニットに供給すれば慣性振動を発生することができるので、多様な形態の振動を発生するようにする慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールに関するものである。

携帯電話で決済し、ＴＶを視聴し、インターネットを使用することなどは私たちの周りで易しく見ることができる。

一方、場所の制限なくインターネットを易しく接続可能になるにつれて、使用者はそれ以上制限されたデスクトップコンピューターにだけたよらず、ＰＤＡ、携帯電話などのモバイル装置を介していつもどこでも所望の情報を得ようとしている。

このような事実は、時空間的限界を越え、どこにでも情報が偏在している‘ユビキタス（Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ）時代’に入っていることを示す。

このようなユビキタス時代に対応することができるユビキタス装置（またはＵ−端末機）を開発することは、ユビキタスネットワーク（ＵｂｉｑｕｉｔｏｕｓＮｅｔｗｏｒｋ）、つまりいつでもどこでもコンピューターに連結可能なネットワーク環境を利用した社会システムの普及を促進する原動力になることができ、国民の大多数は社会システムの市場がより容易に出現できるように望んでいる。

ユビキタスネットワーク環境を通じて伝達された多様な情報をモバイル装置で使用者に効果的に伝達するためには、人の五感によって伝達しなければならないが、私たちが今まで接することができるモバイル装置は人間の五感の中で主に視覚と聴覚にたよって来た。

しかし、最近になって、視覚、聴覚とともにもう一つの非常に重要な感覚である触感を伝達する技術に対する研究が活発になっており、このような触感を用いる装置を触覚装置という。

触覚装置（ＨａｐｔｉｃＤｅｖｉｃｅ）は仮想現実、シミュレーション（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）、着用コンピューター（ＷｅａｒａｂｌｅＣｏｍｐｕｔｅｒｓ）、ロボティクス（Ｒｏｂｏｔｉｃｓ）、医療用などの多様な分野に活用されており、触覚インターフェース（ＨａｐｔｉｃＩｎｔｅｒｆａｃｅ）とも言う。

このような触覚装置は、筋肉、関節に物理的な力を伝達する力フィードバック装置（ＦｏｒｃｅＦｅｅｄｂａｃｋＤｅｖｉｃｅ）と、皮膚に内在されている機械受容体（ＭｅｃｈａｎｏＲｅｃｅｐｔｏｒ）を通じて質感、温度、圧力、振動、痛症などのような皮膚刺激を伝達する触感装置（または触覚ディスプレイ（ＴａｃｔｉｌｅＤｉｓｐｌａｙ））に区分される。

ここで、触感装置は皮膚刺激によって使用者に実際物体の質感のような事実的な力（ＲｅａｌｉｓｔｉｃＦｏｒｃｅ）を具現する触感技術（ＴａｃｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を備えることが重要である。

近年、電子装置、例えば携帯電話のような電子装置は、ＳＫＴ社の“３Ｇ＋”またはＫＴＦ社の“ＳＨＯＷ”のように、聴覚的な情報だけではなく視覚的な情報まで伝達することになり、このように視覚的な情報を伝達するため、使用者はもっと大きなディスプレイを要求することになり、これにより“ハプチックフォン、タッチウェブフォン”などのように、操作ボタンなしに前面がタッチスクリーン形態に構成される携帯電話に変わっている。

従来の携帯電話のような電子装置に備えられた操作ボタンがなくなるにつれて使用者はタッチスクリーンのみを用いて携帯電話を操作することになるが、これによる欠点としては、使用者がタッチスクリーンを操作するとき、自分がタッチスクリーンをタッチするから、操作がまともになされたかを認識しにくくなり、これによるタッチスクリーンの誤操作発生率が高くなることになった。

前述したような欠点を克服するために、タッチスクリーンがタッチされて操作された場合、振動モーターが駆動して振動を発生するかタッチスクリーン画面自体が振動するなどの接近が試みられている。

しかし、タッチスクリーンの操作の際、振動モーターが駆動して振動を発生する場合には、使用者が感じる振動が明らかでなく、振動を１種にだけ具現するしかないという欠点があり、携帯電話全体が揺れて誤操作を引き起こすことができるという問題点がある。

また、タッチスクリーンの操作の際、タッチスクリーン画面そのものが揺れることは使用者にとって携帯電話の操作に混乱を引き起こすことができ、画面の揺れによる目の疲労感が増大する問題点がある。

したがって、本発明は前記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、基準値超過のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを磁力発生ユニットに供給すれば衝撃振動を発生することができ、基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを磁力発生ユニットに供給すれば慣性振動を発生することができるので、多様な形態の振動を発生することができる慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールを提供することにある。

前記技術的課題を解決するために、本発明の慣性振動及び衝撃振動の可能な振動発生モジュールは、外部から電気エネルギーを受けると磁力を発生するように磁性体でなった磁力発生ユニット；前記磁力発生ユニットの上部に離隔して固定設置され、上下方向への弾性力を提供する弾性力提供ユニット；前記弾性力提供ユニットに連結され、前記磁力発生ユニットに電気エネルギーが供給されないとき、自体磁力によって前記磁力発生ユニットの上面に付着または近接するように下降することによって前記弾性力提供ユニットが弾性復元力を保有する状態になり、前記磁力発生ユニットに基準値超過のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを供給するとき、前記磁力発生ユニットから完全離隔した完全上昇状態と前記磁力発生ユニットの上面に接する完全下降状態を繰り返すことによって衝撃振動を発生し、前記磁力発生ユニットに基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを供給するとき、前記磁力発生ユニットから少し離隔した部分上昇状態と前記磁力発生ユニットの上面に近接する部分下降状態を繰り返すことによって慣性振動を発生する永久磁石；前記永久磁石の一側に固定され、前記永久磁石の運動によって共に上昇または下降するコンタクター；及び前記永久磁石が完全上昇状態になったとき、前記コンタクターの先端にぶつかって衝撃を発生する衝撃伝達パネル；を含む。

前記磁力発生ユニットはボビンレスソレノイドコイルで構成され、前記ボビンレスソレノイドコイルの下面には磁性体のベースプレートが積層されることができる。

前記ベースプレートの上面には、前記ボビンレスソレノイドコイルの内側に突出した磁性体コアが備えられることができる。

前記弾性力提供ユニットはプレート状に形成され、前記コンタクターが固定的に貫通するための固定ホール及び前記固定ホールの周囲に弾性変形のためのスロットが形成されることができる。

前記衝撃伝達パネルは電子機器の外表面に設けられることができる。

前記磁力発生ユニットはソレノイドコイルでなることができる。

前記磁力発生ユニットの上面には防音用リミッターが積層されることができる。

前記周期的な電気エネルギーは極性が相互に交番する電気エネルギーであることができる。

前述したような本発明は、基準値超過のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを磁力発生ユニットに供給すれば衝撃振動を発生することができ、基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを磁力発生ユニットに供給すれば慣性振動を発生することができるので、多様な形態の振動を発生することができるという利点がある。

また、反応速度が早く、振動減衰が早いという利点があり、慣性振動を活用してさわやかで柔らかい振動を発生することができるという利点がある。

本発明の一実施例による慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールの組立斜視図である。本発明の一実施例による慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールの分解斜視図である。本発明の一実施例による慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールの衝撃振動の発生を説明する図である。本発明の一実施例による慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールの衝撃振動の発生を説明する図である。本発明の一実施例による慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールの衝撃振動の発生を説明する図である。本発明の一実施例による慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールの慣性振動の発生を説明する図である。本発明の一実施例による慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールの慣性振動の発生を説明する図である。本発明の一実施例による慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールの慣性振動の発生を説明する図である。

本発明は添付図面を参照して後述する好適な実施例によってより明らかになるであろう。以下、当業者が容易に理解して再現することができるように本発明の実施例に基づいて詳細に説明する。

本発明の一実施例による慣性振動及び衝撃振動の可能な振動発生モジュールは、図１及び図２に示すように、大別して、磁力発生ユニット１００、弾性力提供ユニット２００、永久磁石３００、コンタクター４００、衝撃伝達パネル５００、及びベースプレート６００を含んでなる。

磁力発生ユニット１００は外部から電気エネルギーを受けるときに磁力を発生する構成要素であって、磁性体でなる。例えば、磁力発生ユニット１００は一般的なソレノイドコイル１００で構成できる。本実施例においては、中央が開口した形態のボビンレスソレノイドコイル１００で構成される。

磁力発生ユニット１００は、順方向に電圧を供給するとき、上部がＳ極になり下部がＮ極になり、逆方向に電圧を供給するとき、上部がＮ極になり、下部がＳ極になる。前記極性は反対に構成されることもできるのはいうまでもない。

弾性力提供ユニット２００は磁力発生ユニット１００の上部に離隔して固定設置され、上下方向への弾性力を提供することになる。例えば、弾性力提供ユニット２００は本実施例の振動発生モジュールを収容するケーシング（図示せず）などに固定されるように設置できる。

ここで、図２に示すように、弾性力提供ユニット２００はプレート状に形成され、コンダクター４００が固定的に貫通するための固定ホール２００ｈ、及び固定ホール２００ｈの周囲に弾性変形のためのスロット２００ｓが形成され、スロット２００ｓによって固定ホール２００ｈを中心に上下方向に弾性力を提供するように形成される。

永久磁石３００は弾性力提供ユニット２００に連結されるように構成され、磁力発生ユニット１００に電気エネルギーを供給しないとき、自体磁力によって磁力発生ユニット１００の上面に付着または近接するように下降することによって弾性力提供ユニット２００が弾性復元力を保有する状態になるようにする。本実施例において、永久磁石３００は上部がＮ極で、下部がＳ極で構成できる。

例えば、図３に示すように、磁力発生ユニット１００に電圧が０である“ａ１”の信号を送る場合、永久磁石３００と磁力発生ユニット１００の間の引力が弾性力提供ユニット２００の弾性力より高い場合には、永久磁石３００が磁力発生ユニット１００の上面に付着された状態になり、永久磁石３００と磁力発生ユニット１００の間の引力と弾性力提供ユニット２００の弾性力が互いに均衡して維持される場合には、永久磁石３００が磁力発生ユニット１００の上面に近接した状態になることができる。

以下、永久磁石３００の衝撃振動について説明する。

図３に示すように、永久磁石３００が磁力発生ユニット１００の上面に付着（または近接）するように下降した状態で、磁力発生ユニット１００に基準値超過のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを供給するとき、永久磁石３００は、磁力発生ユニット１００から全く離隔した完全上昇状態と磁力発生ユニット１００の上面に接する完全下降状態を繰り返すことによって衝撃振動を発生することになる。

すなわち、図４に示すように、基準値を超過するデューティを持つ周期的な電気エネルギー（ａ２）または基準値を超過する電圧を持つ周期的な電気エネルギー（ａ２’）を順方向に供給すれば、磁力発生ユニット１００の上部がＳ極になり下部がＮ極になり、これにより永久磁石３００は磁力発生ユニット１００との斥力及び弾性力提供ユニット２００の弾性復元力によって磁力発生ユニット１００から完全離隔して上昇した完全上昇状態になる。

また、図５に示すように、基準値を超過するデューティを持つ周期的な電気エネルギー（ａ３）または基準値を超過する電圧を持つ周期的な電気エネルギー（ａ３’）を逆方向に供給すれば、磁力発生ユニット１００の上部がＮ極になり下部がＳ極になり、これにより、永久磁石３００は磁力発生ユニット１００との引力によって磁力発生ユニット１００の上面に接する完全下降状態になる。

前述したように、永久磁石３００が完全下降状態になった場合には、弾性力提供ユニット２００に弾性力が保存され、次の永久磁石３００の上昇の際に弾性復元力を提供することになる。

この際、永久磁石３００の一側に固定され、永久磁石３００の運動によって共に上昇または下降するコンダクター４００が備えられ、永久磁石３００が完全上昇状態にあるとき、コンダクター４００の先端とぶつかって衝撃を発生する衝撃伝達パネル５００が備えられることができる。衝撃伝達パネル５００は電子機器の外表面に設けられ、使用者が触感的に衝撃を感じるようにすることが好ましい。

例えば、図４に示すように、永久磁石３００の上面にコンタクター４００が垂直に固定付着され、弾性力提供ユニット２００の上部に離隔して衝撃伝達パネル５００が備えられることができる。よって、永久磁石３００が完全上昇状態になった場合、コンタクター４００の端部が衝撃伝達パネル５００を打撃して衝撃を発生することができる。

結論として、図４及び図５に示すように、永久磁石３００が完全上昇状態になった場合には、コンタクター４００の端部が衝撃伝達パネル５００を打撃して衝撃を発生させ、永久磁石３００が完全下降状態になった場合には、永久磁石３００の下面が磁力発生ユニット１００の上面を打撃して衝撃を発生させることによって衝撃振動を発生することができることになる。

一方、磁力発生ユニット１００の上面には防音用リミッター１１０が積層され、永久磁石３００が完全下降状態になって、永久磁石３００の下面が磁力発生ユニット１００の上面を打撃するとき、騷音を防止することが好ましい。

また、前記周期的な電気エネルギーは基準値を超える電圧を持つ周期的な電気エネルギーが順方向及び逆方向に順次交番する信号であって、極性が相互に交番する電気エネルギーで構成することもできることはいうまでもない。このように、極性が相互に交番する電気エネルギーで構成する場合、永久磁石３００の振動が一層大きく発生することができる。

以下、永久磁石３００の慣性振動について説明する。

図６に示すように、永久磁石３００が磁力発生ユニット１００の上面に付着（または近接）するように下降した状態で、磁力発生ユニット１００に基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを供給するとき、磁力発生ユニット１００から部分的に離隔した部分上昇状態と磁力発生ユニット１００の上面に近接する部分下降状態を繰り返すことによって慣性振動を発生することになる。

すなわち、図７に示すように、基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギー（ａ４）を順方向に供給すれば、磁力発生ユニット１００の上部がＳ極になり下部がＮ極になり、これにより永久磁石３００は、磁力発生ユニット１００との斥力及び弾性力提供ユニット２００の弾性復元力によって磁力発生ユニット１００から部分離隔して上昇した部分上昇状態になる。より詳細に、弾性力提供ユニット２００と永久磁石３００の上面の間の距離が“ｄ１”になり、永久磁石３００の下面と防音用リミッター１１０の間の距離が“ｄ２”になる。

この際、磁力発生ユニット１００は、基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを受けるので、永久磁石３００との間で発生する斥力が完全上昇状態に比べて小さくなる。

このように、部分上昇状態に続いて、図８に示すように、基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギー（ａ５）を逆方向に供給すれば、磁力発生ユニット１００の上部がＮ極になり下部がＳ極になり、これにより永久磁石３００は磁力発生ユニット１００との引力によって磁力発生ユニット１００の上面に近接する部分下降状態になる。より詳細に、弾性力提供ユニット２００と永久磁石３００の上面の間の距離が“ｄ１’”で、“ｄ１”より大きな状態であり、永久磁石３００の下面とリミッター１１０の間の距離が“ｄ２’”で、“ｄ２”より小さな状態になる。

この際、磁力発生ユニット１００は基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを受けるので、永久磁石３００との間で発生する引力が完全上昇状態に比べて小さくなる。

前述したように、永久磁石３００が部分下降状態になった場合には、弾性力提供ユニット２００に弾性力が保存され、次の永久磁石３００の上昇の際、弾性復元力を提供することになる。

結論として、図７及び図８に示すように、永久磁石３００が部分上昇状態になった場合には、コンタクター４００の端部が衝撃伝達パネル５００を打撃しない状態であり、永久磁石３００が部分下降状態になった場合には、永久磁石３００の下面が磁力発生ユニット１００の上面を打撃しない状態になり、これにより永久磁石３００の自重によって発生する慣性振動が発生することになる。

一方、前記周期的な電気エネルギーは基準値未満の電圧を持つ周期的な電気エネルギーを準方向及び逆方向に順次交番する信号であるが、極性が相互に交番する電気エネルギーで構成することもできることはいうまでもない。このように、極性が相互に交番する電気エネルギーで構成する場合、永久磁石３００の振動がより大きく発生することができる。

ベースプレート６００は、磁性体で構成され、磁力発生ユニット１００がボビンレスソレノイドコイル１００で構成された場合、ボビンレスソレノイドコイル１００の下面に積層できる。このように磁力発生ユニット１００の下面に積層されることによって、永久磁石３００との引力を一層増加させることができる。

さらに、ベースプレート６００の上面には、ボビンレスソレノイドコイル１００の内側に突出した磁性体コア６００ｃがさらに備えられることができる。このように、ベースプレート６００の上面に磁性体コア６００ｃを構成することによって、永久磁石３００との距離を一層減らして引力をさらに増加させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、当業者であれば、このような記載から本発明の範疇を逸脱しない範囲内で多くの変形が可能であることはいうまでもない。したがって、本発明の範疇はこのような多くの変形例を含むように記載された特許請求の範囲によって解釈しなければならない。

本発明は、多様な形態の振動を発生させるように慣性振動及び衝撃振動が可能な振動発生モジュールに適用可能である。

１００磁力発生ユニット
１１０防音用リミッター
２００弾性力提供ユニット
２００ｈ固定ホール
２００ｓスロット
３００永久磁石
４００コンタクター
５００衝撃伝達パネル
６００ベースプレート
６００ｃ磁性体コア

Claims

外部から電気エネルギーを受けると磁力を発生するように磁性体でなった磁力発生ユニット；
前記磁力発生ユニットの上部に離隔して固定設置され、上下方向への弾性力を提供する弾性力提供ユニット；
前記弾性力提供ユニットに連結され、前記磁力発生ユニットに電気エネルギーが供給されないとき、自体磁力によって前記磁力発生ユニットの上面に付着または近接するように下降することによって前記弾性力提供ユニットが弾性復元力を保有する状態になり、前記磁力発生ユニットに基準値超過のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを供給するとき、前記磁力発生ユニットから完全離隔した完全上昇状態と前記磁力発生ユニットの上面に接する完全下降状態を繰り返すことによって衝撃振動を発生し、前記磁力発生ユニットに基準値未満のデューティまたは電圧を持つ周期的な電気エネルギーを供給するとき、前記磁力発生ユニットから少し離隔した部分上昇状態と前記磁力発生ユニットの上面に近接する部分下降状態を繰り返すことによって慣性振動を発生する永久磁石；
前記永久磁石の一側に固定され、前記永久磁石の運動によって共に上昇または下降するコンタクター；及び
前記永久磁石が完全上昇状態になったとき、前記コンタクターの先端にぶつかって衝撃を発生する衝撃伝達パネル；を含むことを特徴とする、慣性振動及び衝撃振動が可能な振動モーター。
前記磁力発生ユニットはボビンレスソレノイドコイルで構成され、前記ボビンレスソレノイドコイルの下面には磁性体のベースプレートが積層されたことを特徴とする、請求項１に記載の慣性振動及び衝撃振動が可能な振動モーター。
前記ベースプレートの上面には、前記ボビンレスソレノイドコイルの内側に突出した磁性体コアが備えられたことを特徴とする、請求項２に記載の慣性振動及び衝撃振動が可能な振動モーター。
前記弾性力提供ユニットはプレート状に形成され、前記コンタクターが固定的に貫通するための固定ホール及び前記固定ホールの周囲に弾性変形のためのスロットが形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の慣性振動及び衝撃振動が可能な振動モーター。
前記衝撃伝達パネルは電子機器の外表面に設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の慣性振動及び衝撃振動が可能な振動モーター。
前記磁力発生ユニットはソレノイドコイルでなることを特徴とする、請求項１に記載の慣性振動及び衝撃振動が可能な振動モーター。
前記磁力発生ユニットの上面には防音用リミッターが積層されたことを特徴とする、請求項１に記載の慣性振動及び衝撃振動が可能な振動モーター。
前記周期的な電気エネルギーは極性が相互に交番する電気エネルギーであることを特徴とする、請求項１に記載の慣性振動及び衝撃振動が可能な振動モーター。