수평형

수평형 LRA 진동모터

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수평형 LRA 진동모터
1. LRA 진동모터 (Linear Resonant Actuators;LRA;선형 공진 액츄에이터)
  1. horizontal directions 으로 움직인다.
  2. leaf spring, weight, permanent magnet, steel yoke, coil
  3. 손으로 느끼는 진동이 가장 큰 주파수는 150Hz 부근이다.
샘플-1, 애플 스마트폰 iPhone 11 Pro(2019년 출시)
1. 2020년 7월 입수
  - AS055861 라는 부품번호로 인터넷 판매되고 있음.
2. 외관
  - Taptic Engine, 애플의 상품명
3. VCM 드라이브 IC
  1. 외형
  2. PCB 관찰
    - 메인보드와 IC간 연결선
    - IC와 VCM간 연결선. 홀소자용 4개
  3. 다이 관찰
    - RDL 제거후
    - ADI 2016 TW860 A
4. 테이프 뜯고 분해시작
  - 상면 및 하면 VCM끼리 전선을 서로 연결
5. 케이스 윗면을 벗기니
  - 분동(weight)이 좌우 leaf spring에 의해 지지되어 가운데 위치하고 있다.
  - 분동을 한쪽으로 밀었을 때
6. 고무 스톱퍼
  - "긴 스트로크"를 갖는다.
7. leaf spring 보강 철판 (정확히 어떤 목적인지???)
  - 양면 테이프를 사용
8. 밑면 VCM
  - 영구자석 위치 측정용 홀소자. "위치를 의도대로 제어"할 수 있다.
  - 상하 VCM은 한 가운데 있다.
9. 분동 밑면 관찰
  - 영구자석 밑에 말라진 윤활유?
  - 비교적 잘 닦이는 것으로 보아, 자성유체가 아니다. 자석이 녹슬지 말라고 방청유를 바른듯
  - 레이저로 표면 거칠기 가공을 했다. 이유를 모르겠다. (이 거친면을 풀로 발라야야 한다면 뒤집혀 조립되었다.)
10. 분동 윗판 분해
  - 레이저 용접
  - 용접이 약하게 되어 있어 비교적 쉽게 떨어진다. 풀칠을 했다.
11. 자석 에칭(Nd 자석일 듯)
  - 질산에 자석은 쉽게 애칭된다.
12. 샤오미, 삼성, 애플에 적용된 진동모터 크기
  - 외형
  - 분동크기
13. LCR 미터로 Z-theta를 측정한 엑셀데이터
  - 100~1000Hz,
  - 명확한 공진 현상이 일어난다.
  - 공진은 위상이 +에서 -로 변하는 0지점이다. 즉, 214Hz이다. 이 때 임피던스가 가장 크다.
  - DC 전류를 -0.1~+0.1A 가하면서 임피던스 변화율.
  - DC 전류에 따른 임피던스 변화를, 당시 수직형 제품과 비교함.
14. 온도에 따른 Z 측정 엑셀데이터 , 측정 프로그램 4284all-bas에서 TC Freq Sweep 선택
  1. 실험 방법
  2. 실험 결과 그래프
    - 온도프로파일. (온도지정-측정)을 반복하였다.
    - 임피던스
    - 영하에서는 공진이 나타나지 않는다.
    - 온도에 따른 최고 임피던스와 그 주파수
샘플-2, 2022/05/05
1. 샘플 #1,
  1. 외형 및 측정을 위해 전선 납땜
  2. LCR 미터로 Z-theta를 측정한 엑셀데이터
    - 207Hz 공진주파수
2. (이미 분해된) 샘플 #2
  - 화살표 기구물은 스토퍼(stopper)
샘플-3, Apple Part No.: 610-00636 / GH7GY830DFW0 / 0000L2+85BD3 로 레이저마킹품
1. iPhone 15 Prp Max용 Haptic Engine
2. 2024/01/11 넥스벨에서 중국에서 구입한 것.
  1. 봉투 라벨: AS131470, C35-8167-1
3. 외관 2024/04/01
  - TAPTIC engine
  - 레이저마킹 및 파랑잉크도장은
  - 이 회사 마크이다.
4. 테이프를 뜯어보면
  - 포론테이프 위면은 동박테이프. 차폐를 반드시 해야 하는 듯.
  - 앞 사진속 노랑 상자 영역을 실리콘 봉지제 부분을 뜯어내면, 에나멜전선이 동박에 열가압 접합되어 있다.
  - 뜯은 테이프에 IC 및 수동칩 부품이 납땜되어 있다.
5. (아래 사진에서) 위쪽 코일 공진특성
  1. 측정 방법, 움직이지 않게 고정시켜 측정했다.
    - 전선 3개를 각각 1-2-3 선이라면
  2. 3가지 조합 권선의 20Hz~1MHz 임피던스 특성
    - 1-2
    - 2-3, 1-2 특성과 같다.
    - 1-3, 1-2-3 이렇게 연결되어 있다.
  3. 1-3 권선에서 공진특성
    - ~132Hz가 공진주파수이다.
    - 100~300Hz 측정
6. 아래쪽 코일 특성(F-PCB로 연결되어 있다.)
  1. 1-3 권선에서 공진특성(참고로 1-2 권선은 연결되어 있지 않다.)
    - ~132Hz가 공진주파수이다.
7. 위쪽+아래쪽 병렬로 연결한 특성(즉, 분해하기 전 정상품에 대한 특성일 듯)
  1. 1-3 권선에서 공진특성
    - ~132Hz가 공진주파수이다.
8. 인가전압에 따라, 인가전압이 높으면 전류가 많이 흘러 진폭이 커질 때
  1. 그래프
    - 인가 전압이 높아지면 공진주파수가 낮아진다.
    - 벽에 부딪히지 않는 전압은 7.1Vosc이다.
  2. 의견
    1. 측정 인가전압이 높으면 진폭이 커진다.
    2. 인가전압이 낮으면(예 0.1Vosc) 스프링 완전 탄성구간내에서 진동한다.
      1. 공진주파수 곡선이 좌우대칭이된다.
      2. 스프링탄성 계수가 가장 작기 때문에, 가장 높은 공진주파수를 갖는다.
    3. 인가전압이 높으면(예 5Vosc) 스프링 비선형 변형구간에 도달하여 비탄성구간내까지 비틀린다.
      1. 공진주파수 곡선이 좌우 비대칭이된다.
      2. 비틀림이 커져 스프링탄성 계수가 크게 나오고, 그래서 가장 낮은 공진주파수를 갖는다.
9. DC bias -100mA~+100mA에 따른 임피던스 측정 엑셀 파일
  1. 인가전압에 따라
    - 0.1Vosc
    - 5.0Vosc
    - 10Vosc. 약 120Hz~135Hz 구간에서는 벽에 부딪힌다.
  2. 인가전압 7.1Vosc에서 (앞 실험에서 7.1Vosc에서 진동체가 벽에 부딪히지 않았다.)
    1. 그래프
      - 3차원 그래프
      - 2차원 그래프
    2. 의견
      1. DC bias current = 0이면 추가 진동 중앙에 위치한다는 뜻이고, -100mA 및 +100mA라면 한 쪽으로 치우친 상태에서 진동한다는 뜻이다.
      2. 그래프를 볼 때, 추가 정확히 '좌우 대칭으로 균형을 이룬 스프링 강성으로 조립되었다는 뜻이다.
        
        DC bias current -60mA 및 +60mA를(좌우 대칭값이다.) 넘으면 진동체가 벽에 부딪힌다.
10. 전체 의견
  1. 인가되는 사인파 전압이 7Vosc 이하이면 진동체가 벽에 부딪히지 않는다.
    1. 이 제품은, 아마 진동추가 벽에 부딪히지 않도록 설계, 운영되고 있을 것이다.
  2. 진동체를 조립한 스프링 강성은 진동의 좌우 대칭으로 만들어져 있다.
  3. (당연히) 기계적 진동폭이 작으면 고유진동수가 높아지고, 진동폭이 커지면 (탄성계수가 커져) 고유진동수가 낮아진다.