JP2000279885A - 方形振動モータ - Google Patents

方形振動モータ

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JP2000279885A JP11320294A JP32029499A JP2000279885A JP 2000279885 A JP2000279885 A JP 2000279885A JP 11320294 A JP11320294 A JP 11320294A JP 32029499 A JP32029499 A JP 32029499A JP 2000279885 A JP2000279885 A JP 2000279885A
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ソンキ オン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 4極の外角内円の永久磁石を使用して、振動
モータを小型化させ、十分なトルクを発生させ、機器内
への内臓のための空間確保を容易にし、設計不良を減少
し、製造原価を節減する方形振動モータを提供すること
である。 【解決手段】 孔38、39が形成されベアリング1
2、14が挿着され側面一側に凹溝35、36が形成さ
れた方形のケース11、13、ケース11内面に装着さ
れ外側は直角内側は円形の複数マグネットからなる磁石
20と、側面に形成された複数巻取突起25a〜cにコ
イル26a〜cが巻き取られウェイト16ターミナル1
8及びPCB22が装着され磁石20内側で回転するホ
ルダ24、ベアリング12とウェイト16間に設けられ
るワッシャ15、PCB22と接触するように弾性を有
する複数ブラシ13に固定されたベアリング14ワッシ
ャ15ウェイト16ロータホルダ24及びPCB34を
貫通するシャフト30を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は振動モータに関する
もので、より詳しくは、携帯電話(Cellular Phone又は
PCS Phone)又はポケットベル(登録商標)(Radio Pag
er;無線呼出し機)などのような移動通信端末機に装着
され、無線信号を受信したことを知らせるのに使用され
る振動を発生する小型の方形振動モータに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に、モータは電気的なエネルギーを
機械的エネルギーに変換させるもので、通常、電動モー
タともいう。このような電動モータは、電流が通ずる導
体が磁界内にあると力を受けるという、いわゆるフレミ
ングの左手法則により、固定子と回転子との間の空隙の
電磁界を仲介して、電気エネルギーをトルクという機械
エネルギーに変換するものである。電動モータは回転コ
イルを電磁石のN極とS極との間に置き、通電して回転
させるタイプとして直流同期モータと交流整流子動機モ
ータがあり、“アラゴの円板(Arago's disc)”原理と
渦電流を用いるタイプとして交流の誘導モータと同期モ
ータがある。
【0003】このような電動モータは、種類又は大きさ
によって、適用分野が多様であるだけでなく、使用範囲
がかなり幅広く適用されている。すなわち、電動モータ
の軸に設置される装置によって、その用途が異なるため
である。このような電動モータは各種の電気、電子機械
に使用され、例えば、ポケットベル又は携帯電話の振動
のためのモータ、扇風機の送風のためのモータ、油圧又
は空圧用モータ、又は指圧機又は按摩機に装着されたモ
ータなど、かなり多くの分野に使用されている。
【0004】特に、一般的な携帯電話又はポケットベル
などに使用される振動モータはシリンダ型、バー型、及
びコイン型に大別することができる。
【0005】図1(a),(b)は従来のシリンダ型振
動モータを示すもので、振動モータ1の内部にベアリン
グ4、永久磁石5及び可動コイル(moving coil)6が内
蔵されており、一般的な電動モータとは異なり、内部に
鋼製歯(Steel teeth)なしにコイル6のみが巻き取ら
れている。永久磁石5と外側のバックアイアン(Backir
on)7との空隙部にコイル6が存在する。空隙の位置に
よって分類すると、ラジアル空隙(Radial Airgap)で
あり、偏心質量は、振動モータ1の外部に存在する形態
で可動コイル6の軸に偏心ウェイト2が構成されてい
る。
【0006】永久磁石5としては、シリンダ形態の半径
方向に磁化された2極の希土類永久磁石を使用する。整
流は機械的ブラシ(接触角;180°)と整流子(3−
セグメント)によりなされ、3相電流の入力により駆動
され、60°の角度に整流される形態を取っている。
【0007】図2(a),(b)は従来のコイン型振動
モータを示すもので、前記シリンダ型振動モータ1と同
様に、内部に金属製歯がない形態である。しかし、シリ
ンダ型とは異なり、空隙が垂直方向(軸方向)に形成さ
れ、多数のコイル10が偏心状態のロータ8内に内蔵さ
れた形態である。このロータ8が偏心質量の機能を兼ね
ている。空隙の位置によって分類すると、軸空隙(Axia
l Airgap)形態である。
【0008】永久磁石9の形状は円環形態であり、磁化
方向は軸方向であり、4極又は8極の希土類系の永久磁
石を使用する。整流は機械的ブラシ(接触角;90°)
と整流子(6−セグメント)によりなされ、3相電流の
入力により駆動され、30°の角度に整流される形態を
取っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のシリン
ダ型振動モータとコイン型モータは、その形態のため、
端末機に内蔵されるとき、制約が伴ったため、かつ高価
な新たな形態の振動モータが要求された。すなわち、シ
リンダ型振動モータは偏心ウェイトが外部に構成されて
いるため、機器内のほかの部品との干渉がない特定位置
に装着されるので、空間の確保が容易でない欠点があっ
た。
【0010】また、コイン型振動モータの場合にも、形
状がコインのように丸い形状で常に水平に装着されなけ
ればならないので、狭い空間又は隅の空間などを活用し
得ないなど、内蔵のための空間の確保がやさしくない。
【0011】また、従来の振動モータは、その大きさ及
び重量が大きいため、小型化される機器に適しないだけ
でなく、その振動力が微小であるため、使用者がやさし
く感じ得ないなどの問題もあった。
【0012】前記シリンダ型振動モータは、空隙がラジ
アル形態に磁化された2極の永久磁石を使用するので、
永久磁石の磁束密度が低くてモータのトルクが小さいた
め、回転力が小さい問題があり、コイン型振動モータは
永久磁石として4極又は8極を使用するのだが、永久磁
石が円環形態の軸方向空隙にトルクを増加させるのには
不充分な問題点があった。
【0013】このように、シリンダ型及びコイン型振動
モータは、その形状、大きさ又はトルクに比べ、単価が
高く、機器内への内臓のための空間確保が不充分な問題
点があった。
【0014】本発明は前記のような問題点を解消するた
めになされたもので、ラジアル方向に着磁された4極の
外角内円の永久磁石を使用して、振動モータを小型化さ
せるとともに十分なトルクを発生させることができ、機
器内への内臓のための空間確保が容易である方形振動モ
ータを提供することにその目的がある。
【0015】また、本発明は、振動モータのロータが偏
心ウェイトを兼ねるとともに複数のコイルを所定角度に
巻取及び固定させて、構造を簡素化させ、ブラシと接触
するセグメントPCBを簡単に接着し得るように設計す
ることで、設計不良を減少し、製造原価を節減すること
にそのほかの目的がある。
【0016】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記目的
を達成するため、上部の中央に所定大きさの孔が形成さ
れ、前記孔にはメタルベアリングが挿着され、側面一側
に凹溝が形成された方形の上部ケースと、前記方形の上
部ケースの内側の4隅部にそれぞれ装着され、外側は直
角になっており、内側は円形である複数のマグネットか
らなる永久磁石と、上部に複数の安着部が形成され、側
面に形成された複数の巻取突起にそれぞれコイルが巻い
てあり、前記永久磁石の内側で回転するロータホルダ
と、前記メタルベアリングと偏心ウェイトとの間に介在
されるワッシャと、前記ロータホルダの一側安着部に装
着され、偏心質量を有する偏心ウェイトと、中央に突片
が形成され、前記ロータホルダの他側安着部に装着さ
れ、前記各コイルの一端が突片に連結されて接地される
共通ターミナルと、複数のセグメントを備え、セグメン
トの一端に選択的に接点片が形成され、前記ロータホル
ダの下端に装着されるセグメントPCBと、上端部に、
外部から電流信号が印加される導線に一端がそれぞれ連
結され、他端は前記セグメントPCBと接触するよう
に、弾性を有する複数のブラシが連結されたフレキシブ
ルPCBと、内側に前記フレキシブルPCBが安着され
る安着部が形成され、中央に所定大きさの孔が形成さ
れ、前記孔にはメタルベアリングが挿着され、側面一側
には凹溝が形成された方形の下部ケースと、前記上部ケ
ース及び下部ケースにそれぞれ固定されたメタルベアリ
ング、ワッシャ、偏心ウェイト、ロータホルダ及びフレ
キシブルPCBを貫通するシャフトとを含んでなること
を特徴とする。
【0017】第2の発明は,第1の発明において、前記
永久磁石は四つのマグネットから構成される4極磁石で
あり、上部ケースと永久磁石との間にはスペーサが装着
されることを特徴とする。
【0018】第3の発明は、第1の発明において、前記
永久磁石と複数のコイルが巻いてあるロータホルダとの
間に形成される空隙が半径方向のラジアルタイプである
ことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
を詳細に説明する。
【0020】図3は本発明による方形振動モータを示す
斜視図であり、図4は分解斜視図である。
【0021】本発明の方形振動モータの外観は、金属材
の上部ケース11と下部ケース13とから直方体形状に
なる。
【0022】上部ケース11は、上部の中央一側に所定
大きさの孔38が形成され、該孔38にはメタルベアリ
ング12が挿着され、側面一側に凹溝35が形成され
る。上部ケース11の内側にはスペーサ21が固定さ
れ、内壁には複数の外角内円の永久磁石20が着磁され
る。
【0023】永久磁石20は、図5に示すように、前記
方形の上部ケース11の4隅部にそれぞれ装着され、外
側は直角で、内側は円形である複数のマグネット20a
〜20dからなる。永久磁石20は、四つのマグネット
20a〜20dを4隅部に付着させることが好ましい。
永久磁石20の磁化方向は内側の円弧を基準に半径方向
に磁化されている。
【0024】図4の分解斜視図と図6の断面図を参照す
ると、前記スペーサ21は上部ケース11の内側面と永
久磁石20との間に介在されて、永久磁石20が上部ケ
ース11の内側面から所定の間隔に維持されるようにす
るためのものである。
【0025】つぎに、上部ケース11内には合成樹脂材
のロータホルダ24が挿入され、ロータホルダ24に
は、偏心ウェイト16、複数のコイル26a〜26c、
共通ターミナル18及びセグメントPCB22が一体に
構成される。
【0026】すなわち、偏心ウェイト16は半円形に形
成され、前記ロータホルダ24に形成された安着部29
に装着されて、偏心質量を有するものである。そして、
偏心ウェイト16はタングステンのような質量の大きい
材質を使用することが好ましい。偏心ウェイト16が装
着される部分のロータホルダ24には複数の巻取突起2
5a〜25cが形成され、巻取突起25a〜25cには
それぞれコイル26a〜26cが所定回数で巻いてあ
る。各コイル26a〜26cが巻いてある巻取突起25
a〜25cは60°の間隔に三つが形成されることが好
ましい。
【0027】また、ロータホルダ24のほかの安着部に
は、半円形の共通ターミナル18が装着される。該共通
ターミナル18は前記巻取突起25a〜25cに巻き取
られたコイル26a〜26cの一端が連結及び固定され
て、接地されるようにするためのものである。共通ター
ミナル18の一側には突片19が形成されることによ
り、各コイル26a〜26cの一端が半田付けで連結さ
れるものである。
【0028】また、ロータホルダ24の底面には、図7
に示すように、セグメントPCB22が接着され、該セ
グメントPCB22は複数のセグメントに分けられてい
る。すなわち、各セグメント23a〜23fは電導性材
質であり、六つのセグメントから構成されることが好ま
しい。セグメント23a〜23fの一端には選択的に接
点片27a〜27cが設けられ、接点片27a〜27c
にはコイル26a〜26cの他端が連結されて、電流を
導通させる。接点片27a〜27cはセグメント23a
〜23fに一つ置きに形成されることが好ましい。
【0029】前記メタルベアリング12と偏心ウェイト
16との間にはワッシャ15が介在され、該ワッシャ1
5は偏心ウェイト16の安着部17に装着される。ワッ
シャ15は、回転するロータホルダ24と、上部ケース
11に固着されているメタルベアリング12との機械的
摩擦を最小化するためのものである。
【0030】一方、ロータホルダ24の下端部にはフレ
キシブルPCB34が設けられ、フレキシブルPCB3
4は下部ケース13に固定される。
【0031】フレキシブルPCB34は平らな形態のケ
ーブルで、一対の電線が連結され、直流電源が印加され
る。フレキシブルPCB34の上端には弾性を有する一
対のブラシ32、33が設けられ、各ブラシ32、33
の一端はフレキシブルPCB34の各電線(パターン)
に半田付けで連結され、他端は前記セグメントPCB2
2に接触される。すなわち、ブラシ32、33は、一端
がフレキシブルPCB34に連結され、他端が所定の角
度に突起した形態でロータホルダ24を支持する機能を
有する。
【0032】前記一対のブラシ32、33をフレキシブ
ルPCB34の一対の電線終端に連結する工程は、フレ
キシブルPCB34の終端にそれぞれ所定の孔を形成
し、該孔には一体に構成されたブラシを置き、電線が形
成された各孔部位に半田付けを行った後、ブラシが連結
された部分をカッティング処理して、一対のブラシ3
2、33に製作することで、作業工程を簡素化させ、対
称的なブラシ32、33の位置を定置するものである。
【0033】下部ケース13は、内側に、前記フレキシ
ブルPCB34が安着される安着部37が形成され、中
央一側に所定大きさの孔39が形成され、該孔39には
メタルベアリング14が挿着され、側面一側には凹溝3
6が形成される。
【0034】方形の下部ケース13の凹溝36は、上部
ケース11の凹溝35と同一の大きさを有し、上部ケー
ス11と下部ケース13が結合される場合、フレキシブ
ルPCB34の電線が外部に連結されるための空間を提
供するためのものである。
【0035】前記上部ケース11と下部ケース13との
結合は、コッキング(Caulking;押して付けるか又は押
して溝を形成すること)により処理することが好まし
い。
【0036】また、前記上部ケース11及び下部ケース
13にそれぞれ固定されたメタルベアリング12、1
4、ワッシャ15、偏心ウェイト16、ロータホルダ2
4及びフレキシブルPCB34を貫通するシャフト30
が設けられ、該シャフト30は偏心ウェイト16に固定
され、ロータホルダ24が回転し得るようにする。
【0037】このような構成を有する本発明は、フレキ
シブルPCB34から印加された電源が一対のブラシ3
2、33にかかり、ブラシ32、33と接触するセグメ
ントPCB22の対応セグメント23a〜23fに印加
され、セグメント23a〜23fは連結されたコイル2
6a〜26cに電流を流すことにより、隣接した永久磁
石20との磁化方向によって所定の方向及び速度に回転
することになる。
【0038】この際に、回転されるロータホルダ24は
内設された偏心ウェイト16により振動を引き起こし、
この振動はシャフト30を中心にケース11、12を振
動させる駆動力として伝達される。
【0039】このように、本発明において、外角内円の
方形永久磁石無鉄心直流振動モータ100は偏心(Mass
unbalance)を有する回転子が回転しつつ発生する不平
衡力で駆動する方式であり、コイン型振動モータ2では
見えない方式を採択したものである。また、外観は直方
体であり、シリンダ型振動モータ1と同様に、半径方向
の空隙を有する構造であり、空隙の位置によって分類す
ると、ラジアル空隙の形態である。
【0040】しかし、シリンダ型振動モータ1が外部に
偏心回転子を有するのに対し、本発明の方形振動モータ
100は、内部にコイル26a〜26cが取り付けられ
た回転子が偏心回転子の役を兼ねており、回転子が偏心
の役を兼ねている。したがって、コイン型振動モータ2
と同一であるが、コイン型振動モータ2は軸方向の空隙
を使用し、方形振動モータ100は半径方向の空隙を使
用するという点で、作動方式の違いがある。
【0041】また、永久磁石の形状が外角内円の形態で
あるので、シリンダ型振動モータ1のシリンダ型永久磁
石及びコイン型振動モータの円環型永久磁石とは、形状
及び作用の面で、大きな違いがある。また、シリンダ型
及びコイン型振動モータ1、2は共に立体型であるが、
方形振動モータ100は、四つのマグネット20a〜2
0dに分割されており、磁化方向は、永久磁石20の内
側円弧を基準に半径方向に磁化されており、モータの全
体に4極マグネット20a〜20dを使用するものであ
る。
【0042】整流は機械的ブラシ32、33(接触角;
90°)と整流子(6セグメント)によりなされ、3相
の電流入力で駆動され、60°の角度に整流される形態
を取っている。
【0043】このように、方形振動モータ100は、そ
の大きさ(好ましくは、10×10×4mm)が従来の振
動モータ1、2より最大空間が小さくて、機器の内部壁
面に立てて取り付けるか、隅部などに取り付けることが
できるので、空間確保が容易である。また、フレキシブ
ルPCB34(又はリードワイヤ)を内蔵して、連結し
得るようにするので、別のリードワイヤなどを取り付け
る必要がない。また、ロータホルダ24に装着されるコ
イル26a〜26cの巻取が容易な特徴を持っている。
【0044】一方、本発明の振動モータを方形にした理
由は、変形方向の空隙を有する形態では、小型化にした
がって永久磁石20の大きさが小さくなることを必然的
としているので、永久磁石20の大きさは空隙での磁束
密度に比例し、モータのトルクと速度に比例するので、
方形ケース11、12の角部を使用すると、永久磁石2
0の形状が外角内円形となり、永久磁石20の中央部が
厚くなって、磁束密度が大きくなる。したがって、振動
モータを小型化させるとともにトルクを増加させるた
め、方形に設計したものである。
【0045】また、前記永久磁石は希土類マグネットを
使用し、Nd(Neodymium)を燒結した異方性マグネッ
トを使用することにより、製作単価を節減し得るように
し、無鉄心に設計して、入力される電力に対する最初の
駆動力が敏感であるようにした。
【0046】また、前記コイルの結線方式を異ならせ
て、3相(三つのコイル)だけでなく、2相(二つのコ
イル)及び単相(一つのコイル)に変形することがで
き、これらの各々の場合には、コイルの数とコイルの配
置角度、セグメントPCBとブラシの変更のみで可能で
ある。
【0047】また、本発明においては、無鉄心型だけで
なく、鉄を用いた歯(teeth)を有する形態にも変形で
き、軸を外部に突出させて、振動モータでない駆動用と
しても使用することができる。
【0048】したがって、本発明で追求する方形振動モ
ータが変形できることは当該分野の知識を持った者であ
れば容易に理解可能であり、かつ、本発明の範囲内でほ
かの実施例が可能であるので、本発明の範囲が限定され
るものではない。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方形振動
モータは、携帯電話又はポケットベル内に装着されて、
信号受信を知らせる手段として使用されるもので、直方
体のケース内に外角内円の永久磁石を設け、コイルが偏
心ウェイト、共通ターミナル及びセグメントPCBの装
着されたロータホルダの外側に所定角度で巻いてあり、
ブラシの装着されたフレキシブルPCBを内蔵させ、方
形の永久磁石の磁束密度による回転子の不均衡な駆動に
より増加されたトルクにより振動を発生し得るようにす
るので、振動モータの小型化と装着のための空間確保が
容易であり、最初の駆動力が優秀であり、製作工程が単
純であり、製造単価が節減されるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のシリンダ型振動モータを示す図であり、
(a)は斜視図を示し、(b)は断面図を示す。
【図2】従来のコイン型振動モータを示す図であり、
(a)は斜視図を示し、(b)は断面図を示す。
【図3】本発明による方形振動モータを示す斜視図であ
る。
【図4】本発明による方形振動モータの分解斜視図であ
る。
【図5】本発明による振動モータの上部ケースの分解斜
視図である。
【図6】本発明による方形振動モータの断面図である。
【図7】ロータホルダの背面図である。
【符号の説明】
1、3、100 振動モータ 2、16 偏心ウェイト 11 上部ケース 12、14 メタルベアリング 13 下部ケース 15 ワッシャ 17 ワッシャ安着部 18 共通ターミナル 19 突片 20 永久磁石 20a〜20d マグネット 21 スペーサ 22 セグメントPCB 23a〜23f セグメント 24 ロータホルダ 25a〜25c 巻取突起 26a〜26c コイル 27a〜27c 接点片 28 共通ターミナル安着部 29 偏心ウェイト安着部 30 シャフト 32、33 ブラシ 34 フレキシブルPCB 35、36 凹溝 37、フレキシブルPCB安着部 38、39 孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イ ウーボン 大韓民国 釜山広域市 サハ−グ ダンリ −ドン407番地 ダンリシンイックVIL LA1−706 (72)発明者 ファン サン−ムン 大韓民国 釜山広域市 ドンレ−グ ボッ クチョン−ドン ヒョンダイAPT 101 −1002

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部の中央に所定大きさの孔(38)が
    形成され、前記孔(38)にはメタルベアリング(1
    2)が挿着され、側面一側に凹溝(35)が形成された
    方形の上部ケース(11)と、 前記方形の上部ケース(11)の内側の4隅部にそれぞ
    れ装着され、外側は直角であり、内側は円形である複数
    のマグネットからなる永久磁石(20)と、 上部に複数の安着部(28、29)が形成され、側面に
    形成された複数の巻取突起(25a〜25c)にそれぞ
    れコイル(26a〜26c)が巻いてあり、前記永久磁
    石(20)の内側で回転するロータホルダ(24)と、 前記メタルベアリング(12)と偏心ウェイト(16)
    との間に介在されるワッシャ(15)と、 前記ロータホルダ(24)の一側安着部(29)に装着
    され、偏心質量を有する偏心ウェイト(16)と、 中央に突片(19)が形成され、前記ロータホルダ(2
    4)の他側安着部(28)に装着され、前記各コイル
    (26a〜26c)の一端が突片(19)に連結されて
    接地される共通ターミナル(18)と、 複数のセグメント(23a〜23f)を備え、セグメン
    ト(23a〜23f)の一端に選択的に接点片(27a
    〜27c)が形成され、前記ロータホルダ(24)の下
    端に装着されるセグメントPCB(22)と、 上端部に、外部から電流信号が印加される導線に一端が
    それぞれ連結され、他端は前記セグメントPCB(2
    2)と接触するように、弾性を有する複数のブラシ(3
    2、33)が連結されたフレキシブルPCB(34)
    と、 内側に前記フレキシブルPCB(34)が安着される安
    着部(37)が形成され、中央に所定大きさの孔(3
    9)が形成され、前記孔(39)にはメタルベアリング
    (14)が挿着され、側面一側には凹溝(36)が形成
    された方形の下部ケース(13)と、 前記上部ケース(11)及び下部ケース(13)にそれ
    ぞれ固定されたメタルベアリング(12、14)、ワッ
    シャ(15)、偏心ウェイト(16)、ロータホルダ
    (24)及びフレキシブルPCB(34)を貫通するシ
    ャフト(30)とを含んでなることを特徴とする方形振
    動モータ。
  2. 【請求項2】 前記永久磁石(20)は四つのマグネッ
    ト(20a〜20d)から構成される4極磁石であり、
    上部ケース(11)と永久磁石(20)との間にはスペ
    ーサ(21)が装着されることを特徴とする請求項1記
    載の方形振動モータ。
  3. 【請求項3】 前記永久磁石(20)と複数のコイル
    (26a〜26c)が巻いてあるロータホルダ(24)
    との間に形成される空隙が半径方向のラジアルタイプで
    あることを特徴とする請求項1記載の方形振動モータ。
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