KR100284887B1 - 단상의 진동모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 극성을 갖는 양측의 세그먼트 사이로 단부간 미세한 간격으로 이격되게 무극의 더미 세그먼트가 개입되게 하므로서 양극의 세그먼트간을 중개하면서 브러쉬에 의한 쇼트를 방지시키는 동시에 통전이 단절되는 시간을 대폭 축소시켜 로터에 구비되는 코일에 안정된 전원공급이 이루어질 수 있도록 하는 단상 진동모터에 대한 것으로서, 이를 위하여 브러쉬를 통하여 로터에 구비되는 하나 또는 두개의 코일에 전원이 인가되면서 로터의 구동에 의해 진동작동하는 단상의 진동모터에 있어서, 상기 브러쉬(3)의 상단부가 접촉되는 반경을 포함하는 폭으로 원형을 이루면서 소정의 갭(G)을 갖고 일정한 두께로 돌설되는 복수개의 세그먼트(1)와; 상기 세그먼트(1)들 간을 이격시킨 갭(G)으로는 동일한 두께와 폭으로서 돌설되게 하면서 이들 단부와는 미세하게 이격되는 무극의 더미 세그먼트(2)가 개입되게 하므로서 통전이 단절되는 시간을 최소화시켜 정류자를 통한 코일에의 전원공급과 그에따른 모터의 구동이 안정적으로 유지되게 하는 동시에 세그먼트(1)(2)간 연결부를 브러쉬(3)가 지나게 될 때의 전기적 노이즈 또는 튀는 현상이 제거되도록 하여 브러쉬(3)의 접속단부의 마모를 방지하면서 브러쉬의 수명이 보다 연장될 수 있도록 하는 것이 주된 특징이다.

Description

단상의 진동모터

본 발명은 휴대폰 또는 호출기등에 내장되는 진동모터에서의 정류자에 관한 것으로서, 특히 정류자의 세크먼트간 간격을 더욱 근접시켜 통전상태의 단절과 쇼트가 방지되도록 하는 단상 진동모터에 관한 것이다.

현대의 통신기술 발달에서 가장 주목할 만한 것 중의 하나가 개인휴대 통신의 등장이며, 이러한 개인휴대 통신으로 가장 대표적인 것이 휴대폰 또는 호출기이다. 이와같은 개인휴대 통신장비에서 착신신호는 통상 다양한 종류의 벨이나 멜로디를 사용하고 있으나 이러한 기능은 또다른 소음공해의 원인이 되기도 하면서 타인에게 피해를 주기도 하므로 이와 동시에 구비되는 진동기능을 사용하기도 한다.

간단한 모드 전환에 의해 사용되는 진동기능은 사용자만 알 수가 있다는 장점 때문에 주로 대중이 운집한 장소에서 주로 사용되며, 이러한 진동을 이용할 수 있도록 하는 착신유발수단으로서 사용되고 있는 것이 바로 소형의 진동모터이다.

이같은 진동모터를 종전에는 주로 3상의 진동모터로서 사용하였으나 최근에는 보다 구조를 간소화시킨 단상의 진동모터를 사용하기도 한다. 이러한 단상의 진동모터는 통상 3상의 진동모터와 동일하게 도 3에서와 같이 하부 케이스(10)와 기판(20)과 마그네트(30)와 브러쉬(40)로 이루어지는 고정자와 로터(50)와 인쇄회로기판(60)과 정류자(70, comutator)로 이루어지는 회전자 및 커버(80)로서 이루어지는 구성인바 단지 로터(50)에 형성되는 코일의 수를 하나 또는 두 개로 형성시켜 이들 코일의 전류유동방향이 계속해서 교차변환되면서 로터(50)와 인쇄회로기판(60)과 정류자(70)가 일체로 결합되는 회전자가 지속적으로 회전하면서 진동을 유발토록 하는 것이다.

특히 2개의 브러쉬(40)와 교차 접속되는 4극의 세그먼트로 이루어지는 정류자(70)는 이들의 대각선 방향으로 마주보는 세그먼트끼리는 같은 극성을 갖도록 하여 항상 소정의 각도로 이격되도록 한 2개의 브러쉬(40)와 서로 다른 극성을 가지면서 인접하고 있는 2개의 세그먼트가 항상 접속되도록 하고 있다. 따라서 로터(50)의 회전시 브러쉬(40)와 접속되는 세그먼트는 순차적으로 바뀌면서 로터(50)에 구비되는 하나 또는 두 개의 코일에의 극성을 계속 바뀌도록 하면서 전류의 유동방향을 전환시켜 지속적인 회전토크가 생성되도록 하는 것이다.

한편 단상의 진동모터에서 정류자(70)는 도 4에서 보는바와 같이 각 세그먼트(71)끼리는 소정의 간격을 두고 이격되도록 하고 있다, 이때 정류자와 접촉되는 브러쉬의 호형인 상단부는 도 5에서와 같이 로터의 회전에 의해 복수개의 세그먼트(71)들을 차례로 거치면서 세그먼트(71)간을 이격시킨 요입부(72)도 지나게 되는바 만일 세그먼트(71)간을 이격시킨 갭(gap)을 과다하게 멀게 하거나 좁게 형성시키게 되면 양측의 어느 세그먼트(71)에도 접속되지 않는 통전불능상태가 발생되거나 반대로 서로 다른 극성을 갖는 양측의 세그먼트(71)에 동시에 접속되면서 쇼트(short)를 유발시킬 수가 있으므로 세그먼트(71)간 갭은 브러쉬(40)의 호형인 상단부의 직경을 고려하게 적정한 간격으로 형성시켜야만 한다.

하지만 인쇄회로기판(60)으로부터 미세하게 하향 돌출되는 각 세그먼트(71)의 단부와 요입부(72)는 단층지는 형상이므로 비록 정류자에 접촉되는 브러쉬(40)의 상단부를 호형으로 형성시키게 되더라도 브러쉬(40)가 양측의 세그먼트(71) 단부와 요입부(72)를 지나는 과정에서 일측의 세그먼트(71)에서 요입부(72)로 이동될 때 브러쉬(40)의 접촉단부가 튀는 현상이 유발되면서 인쇄회로기판(60)에 강하게 부딪쳐 전기적 노이즈를 유발하기도 하고, 특히 이와같은 브러쉬(40)의 튀는 현상이 지속적으로 반복되면 마찰력에 의해 브러쉬(40)의 접촉단부의 마모가 촉진되면서 진동모터의 수명을 단축시키게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 정류자의 서로 다른 극성을 갖는 양측의 세그먼트 사이로 단부간 미세한 간격으로 이격되게 무극의 더미 세그먼트가 개입되게 하므로서 양극의 세그먼트간을 중개하면서 브러쉬에 의한 쇼트를 방지시키는 동시에 통전이 단절되는 시간을 대폭 축소시켜 로터에 구비되는 코일에 안정된 전원공급이 이루어질 수 있도록 하는 진동모터를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 브러쉬의 접촉단부가 더 이상 튀지 않도록 하므로서 전기적 노이즈가 제거되면서 브러쉬 마모가 방지되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 요부 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 브러쉬와 정류자간 접촉상태를 도시한 측단면도,

도 3은 단상의 진동모터의 측단면도,

도 4는 종래 단상의 진동모터에서의 정류자를 도시한 평면 구조도,

도 5는 종래 브러쉬와 정류자간 접촉상태를 도시한 측단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 극성을 갖는 세그먼트(segment)

2 : 무극의 더미 세그먼트(dummy segment)

3 : 브러쉬(brush)

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 브러쉬를 통하여 로터에 구비되는 하나 또는 두개의 코일에 전원이 인가되면서 로터의 구동에 의해 진동작동하는 단상의 진동모터에 있어서, 상기 브러쉬의 상단부가 접촉되는 반경을 포함하는 폭으로 원형을 이루면서 소정의 갭을 갖고 일정한 두께로 돌설되는 복수개의 세그먼트와; 상기 세그먼트들 간을 이격시킨 갭으로는 동일한 두께와 폭으로서 돌설되게 하면서 이들 단부와는 미세하게 이격되는 무극의 더미 세그먼트가 개입되게 한 정류자를 갖는 구성이 특징이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 단상의 진동모터에서의 정류자를 도시한 평면구조도이다.

도시한 바와같이 본 발명의 정류자는 크게 통전이 가능한 복수개의 세그먼트(1)들과 이들 세그먼트들간을 중개하는 복수개의 더미 세그먼트(2)로 이루어지는 구성이다.

즉 진동모터의 구동방식을 3상 구동방식에서 단상 구동방식으로 전환시키면서 로터에 구비되는 코일과 함께 정류자의 구조를 간소화시키기 위하여 정류자는 대각선 방향으로 마주보는 세그먼트끼리 동일극성을 갖도록 하되 이들 세그먼트(1)간이 분리되도록 한 갭에 양측 세그먼트(1)의 돌출되는 두께와 축지지공으로부터의 폭이 동일하게 돌설되면서 양 세그먼트(1)의 단부와는 대단히 미세한 폭의 이격공간을 갖는 더미 세그먼트(2)가 구비되도록 하는 것이다.

즉 더미 세그먼트(2)는 양극을 갖는 세그먼트(1)와 동일한 재질과 두께와 폭으로 형성되도록 하되 단지 브러쉬와의 접속에 의해 유도되는 전류를 다른 어디에도 전달하지 않으면서 극성을 띠지 않도록 한 단순한 중개용 세그먼트이다.

또한 상기와 같이 더미 세그먼트(2)가 구비되는 구조에서 서로 다른 극성을 갖는 양측 세그먼트(1)간 이격되는 공간 폭은 보다 좁혀질 수 있도록 한다.

이상과 같은 구조의 정류자에 따른 작동에 대해서 설명하면 다음과 같다.

도 2에서와 같이 진동모터에 전원이 인가되지 않은 상태에서도 서로 소정의 간격으로 이격되게 형성시킨 2개의 브러쉬(3)는 상단부가 극성을 갖는 세그먼트(1)들 중 서로 인접하면서 극성이 다른 2개의 세그먼트(1)에 접속되어 있는 상태가 유지된다.

이때 세그먼트(1)들은 모두 인쇄회로기판(4)에 형성되는 패턴을 통해서 로터에 형성되는 코일과 연결되어 있으므로 외부로부터 2개의 브러쉬(3)에 각각 서로 다른 극성의 전류가 유도되면 이들의 상단부와 접속되는 2개의 세그먼트(1)들을 통해서 코일에 전류를 공급시켜 로터와 인쇄회로기판과 정류자의 결합체인 회전자가 일방향으로 회전하게 된다.

한편 상기와 같이 회전자가 회동하게 되면서 정류자도 동시에 회전하게 되므로 2개의 브러쉬(3)와 접속되는 세그먼트(1) 또한 계속 바뀌게 된다.

즉 도 2에서와 같이 정류자가 회전하게 되면 인쇄회로기판(4)으로부터 소정의 두께로 하향 돌설되는 극성을 갖는 세그먼트(1)와 무극의 더미 세그먼트(2)를 브러쉬(3)가 지속적으로 접촉하면서 지나게 된다.

이때 브러쉬(3)의 호형면이 접촉되는 면은 일측의 극성을 갖는 세그먼트(1)에서 다른 극성을 갖는 세그먼트(1)로 이동하면서 먼저 일측의 세그먼트(1)와 미세하게 이격되는 더미 세그먼트(2)와 동시에 접촉되는 상태가 되다 다시 더미 세그먼트(2)에만 접촉되고, 이어 더미 세그먼트(2)와 타측의 세그먼트(1)에 동시에 접촉되다 타측의 서로 다른 극성을 갖는 세그먼트(1)와만 접촉되는 상태로 되므로 결국 더미 세그먼트(2)와 접촉되는 순간에만 순간적으로 통전이 단절되는 상태가 된다.

이러한 이동접속시 종전에는 브러쉬가 일측의 극성을 갖는 세그먼트를 벗어나는 순간 단층진 인쇄회로기판에 호형면이 접촉되면서 전기적 노이즈와 브러쉬 마모가 유발되었으나 본 발명의 정류자에 의해서는 양극을 갖는 세그먼트(1)간으로 동일한 두께로서 돌출시킨 더미 세그먼트(2)를 개입시켜 브러쉬(3)와의 항상 동일한 접촉력이 유지될 수 있도록 하는 동시에 전기적 노이즈 감소와 브러쉬 마모가 완화될 수가 있도록 한다.

또한 서로 다른 극성을 갖는 양극의 세그먼트(1)간 갭(G)을 대단히 작게 하면서 그 사이에 구비되는 더미 세그먼트(2)의 크기 또한 최소로 작게 유지시키게 되면 결국 브러쉬(3)가 정류자와 이동접속되는 과정에서 양측의 극성을 갖는 세그먼트(1)와 완전 분리되는 순수하게 더미 세그먼트(2)와만 접속되면서 통전이 단절되는 시간을 최소화시킬 수가 있게 되므로 정류자를 통한 코일에의 전원공급이 지속적으로 이루어지면서 모터의 구동을 안정적으로 유지시킬 수가 있게 된다.

특히 세그먼트(1)(2)간 연결부를 브러쉬(3)가 지나게 될 때의 전기적 노이즈 및 튀는 현상이 제거되면서 브러쉬(3)의 접속단부의 마모가 방지되어 브러쉬의 수명이 보다 연장될 수가 있도록 한다.

이상의 구성과 작용에 따른 본 발명의 정류자에 의해 세그먼트(1)들과 브러쉬(3)간 비접촉 시간이 보다 단축되면서 코일에의 전원공급이 안정적으로 이루어지도록 하여 모터의 구동성능을 향상시키는 동시에 특히 브러쉬의 튀는 현상이 제거되면서 모터의 전기적 노이즈가 감소되며, 브러쉬의 내구력이 증대되어 모터의 수명이 더욱 연장되는 매우 효율적인 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 브러쉬를 통하여 로터에 구비되는 하나 또는 두개의 코일에 전원이 인가되면서 로터의 구동에 의해 진동작동하는 단상의 진동모터에 있어서,

   상기 브러쉬(3)의 상단부가 접촉되는 반경을 포함하는 폭으로 원형을 이루면서 소정의 갭(G)을 갖고 일정한 두께로 돌설되는 복수개의 세그먼트(1)들과;

   상기 세그먼트(1)들 간을 이격시킨 갭(G)으로는 동일한 두께와 폭으로서 돌설되며, 이들 단부와는 미세하게 이격되는 무극의 더미 세그먼트(2)가 개입되도록 한 정류자를 갖는 단상의 진동모터.