KR100355587B1 - 편평형(扁平型)진동모터 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 로터에 마련하는 전기자코일을 2개로하여 제조코스트 저감을 꾀함과 더불어 기동사점이 없는 편평형 진동모터를 제공하는 것을 기술적 과제로 함

상기 편평형 진동모터는 편평한 원통형상의 케이싱 3내에 둘레 방향으로 4등분됨과 동시에 N극과 S극으로 번갈아 착자된 링 형상의 고정자 4를 배치하고, 상기 케이싱 3내에는 상기 고정자 4에 면 대향함과 동시에 회전자재인 대략 반원판 형상인 로터 5가 배치되고, 이 로터 5에는 2개의 전기자코일 11a, 11b를 배치함과 동시에 2개의 전기자코일 11a, 11b 사이에 대략 부채형상의 추 부재 20을 배치하고, 이 추 부재 20에는 한쪽면에서 다른 쪽 면으로 관통하는 축 모양의 자성체 21을 상기 전기자코일 11a, 11b의 어느 한 쪽 근방에 마련한 편평형 진동모터를 제공한다.

Description

편평형(扁平型)진동모터{Flat vibration motor}

본 발명은 휴대전화등에 있어서 착신을 진동으로 알리기 위한 소형의 편평형 진동모터에 관한것이다.

종래 이 종류의 편평형 진동 모터로서는 예를들면 일본국 특허공개 평 6-205565호 공보에 개시되어 있는 편평철심레스 진동모터가 알려져 있다. 이 편평철심레스 진동모터는 케이싱의 제부에 고정된 마그넷 부와 이 마그넷 부와 면대향(面對向) 하겠끔 배치된 회전자재의 대략 부채 형상의 로터와 이 로터의 사북 부분에 배설(配設)된 사프트와로 구성되고, 로터에는 3개의 전기자코일을 대략 부채 형상으로 배설하고 수지재로 일체를 형성한 것으로 로터 자신을 편심(偏心)시킨 것에 의하여 로터의 회전시에 원심력이 작용하여 진동을 발생시킴과 동시에 3개의 전기자코일을 로터위에 장비함으로서 기동사점(杞動死点)이 발생하지 않도록 설계되어 있는 것이다.

그러나, 상술한 편평형 진동모터로서는 전류가 흐르는 방향이 번갈아 절환되는 3개의 코일에 대하여 마그넷과의 자계에 의하여 토오크(torque)가 발생함으로 최소한 3개의 코일이 필요하게 된다. 이것은 회전각이 약 90도 이하의 전기자 코일로서는 로터가 정지하였을 때에 마그넷의 극성중에 위치한 전기자코일에는 회전력이 발생하지 않으므로 종래의 편평형 진동모터에 있어서의 3개의 전기자코일을 구비한 로터로부터 단순히 전기자코일을 줄일 수 없었으며, 기동사점을 해소하지도 못하였다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 기동사점이 없는 편평형 진동모터를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 편평형 진동모터의 분해 사시도,

도 2는 상기 편평형 진동모터의 요부 종단단면도,

도 3a 내지 3c는 각각 로터의 평면도, 저면도, 및 평면도의 X-X'선 단면도,

도 4a 및 4b는 콘미테이터 기판의 평면도 및 저면도,

도 5a 및 5b는 로터의 결선도 및 로터, 콘미테이터, 고정자, 브러시 접점, 자성체의 상대 위치를 나타내는 편평형 진동모터의 전개도,

도 6a 및 6b는 로터의 정지 상태에서 기동하는 상태 설명도,

도 7 자성체를 구비하고 있지 않는 로터가 정지한 위치에 따라 기동되지 않는 상태의 설명도,

도 8a 내지 8c는 전기자코일에 흐르는 전류의 방향과 고정자의 자계와의 관계상 전기자코일에 작용하는 힘의 방향을 나타내는 설명도,

3 : 케이싱 4 : 고정자

5 : 로터 11 : 전기자코일

20 : 추부재 21 : 자성체

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 편평형 진동모터는 편평한 원통 형상의 케이싱내에 둘레 방향으로 4등분됨과 동시에 N극과 S극으로 번갈아 착차(着磋)된 링 형상의 고정자; 상기 케이싱 내에는 상기 고정자에 면 대향함과 동시에 회전자재로 대략 반원판형상으로 축지(軸支)되고, 이 축지부분을 중심으로 2개의 전기자 코일이 대칭적으로 배치되어 있는 로터; 상기 로터의 상기 2개의 전기자코일 사이에 대략 부채형상으로 마련되고, 상기 로터의 정지시에는 상기 고정자의 자극의 중심에 대응하도록 한 비자성체의 추부재(錘部材); 및 상기 로터의 한 쪽 면에서 다른 면으로 관통하는 축(軸)형상으로 마련됨과 동시에 상기 추부재의 둘레 방향 단부의 상기 전기자코일의 어느 한 쪽 근방에 배치되어 있는 자성체를 포함하여서 되는 특징이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 편평형 진동모터(이하 모터라함)의 분해 사시도 및 요부 종단면도를 나타내고 이 모터는 상단이 막힌 편평한 원통형상의 케이스 1과 이 케이스 1의 하단측의 개구부에 감합되는 원판형상의 브래킷(bracket)2로 구성되는 케이싱 3의 내부에 링 형상의 고정자 4와 대략 반원판 형상의 로터 5가 배치되어 있다.

브래킷 2에는 링 형상의 고정자 4와 로터 5의 하면에 마련된 후술하는 콘미테이터 10에 접촉하고, 전기자코일 11에 전류를 흘리는 2개의 브러시 12a, 12b가배치되고 이 브러시 12a, 12b는 단부에 도시하지 않는 리드선을 납땜하여 전원에 접속되도록 형성된 브러시베이스 13상에 납땜되고, 정극(正極)의 브러시 12a와 부극(負極)의 브러시 12b와는 전기각 90도로 상기 콘미테이터 10에 접촉되겠끔 배치되어 있다.

또한, 상기 고정자 4는 둘레방향으로 4등분되고, 각각 부채 형상으로 형성된 4개의 고정자 4a, 4b, 4c, 4d로 구성되고, 각 고정자는 N극과 S극으로 번갈아 착자되어 자극의 경계에 2개의 브러시 12a, 12b의 콘미테이터 10에 접촉되는 접점부분이 일치되겠끔 브래킷 2상에 접착제 등의 적당한 수단에 의하여 고정되어 있다.

로터 5는 도 3의 (a),(b),(c)인 평면도, 저면도, 및 평면도의 X-X'선 단면도에 나타내는 바와같이, 로터 5의 사북 부분에 마련된 회전축 16을 끼고 대칭적으로 배치된 개각(開角) 90도의 대략 부채 형상의 평판인 제 1과 제 2의 2개의 전기자 코일 11a, 11b로부터 구성되는 전기자코일 11과, 상기 제 1의 전기자코일 11a와 제 2의 전기자코일 11b와의 사이에 배치된 비자성체의 금속으로 개각 90도인 대략 부채형상으로 형성된 평판(平板)인 추부재 13이 대략 반원 형상의 판 모양의 콘미테이터기판 14상에 수지 15에 의하여 일체적으로 형성된 것으로 회전축 16이 도 1에 그리고 도 2에 나타내는 케이스 1의 중심에 형성된 개구부 17에 감합하는 메탈 18과, 브래킷 2의 중심에 형성된 개구부 19에 감합하는 메탈 18과로 콘미테이터 기판 14가 고정자 4에 면 대향됨과 동시에 케이싱 3에 회전자재로 축지되어 있다.

그런데, 상기 추부재 13에는 외주(外周) 가까이, 또한 제 1의 전기자코일 11a 가까이에서 한 쪽 면에서 다른 쪽 면으로 관통하는 소경(小經)의 둥근 관통공20이 형성되고 이 관통공 20에는 둥근 축 모양의 철심(자성체) 21이 감합·고정되고, 이 철심 21은 양 단면이 추부재 13과 한 면이 되는 길이로 형성되어 있다. 그리고 상술한 철심 21은 단면적이 작기만하면 둥근 축 모양에 한정되는 것이 아니고 각주 모양이라도 상관 없다.

그리고, 도 4(a)는 전기자코일 11a, 11b 및 추부재 13이 수지 15에 의하여 고정되기전의 콘미테이터기판 14의 평면도를 나타내고, 이 콘미테이터기판 14의 상면에는 2개의 전기자코일 11a, 11b의 시단(始端)과 종단과를 각각 납땜하기 위한 프린트 배선 20a, 20b, 20c가 형성되고, 전기자코일 11a, 11b의 시단이 프린트 배선 20a, 20b의 납땜부 22, 23에, 전기자코일 11a, 11b의 종단이 프린트배선 20c, 20a의 납땜부 24, 25에 각각 납땜되고, 프린트 배선 20b, 20c는 쓰루홀(through hole) 31~33을 통하여 도 3(b)의 저면도에 나타내듯이 각 전기자코일 11a, 11b에 대응하여 콘미테이터기판 14의 뒷면측에 형성된 콘미테이터 10a, 10b, 10c, 10d에 접속되고, 콘미테이터 10a, 10b, 10c, 10d와 전기자코일 11a, 11b와는 도 5의 결선도에 나타내는 바와같이 결선되어 있다. 그리고 도 5(a)에 있어서 부호 35는 전기노이즈 방지용의 저항이다. 또한 도 5(b)는 로터 5, 콘미테이타 10a~10d, 고정자 4a~4d, 브러시 11a~11b의 접점 및 자성체 21의 상대 위치를 보여주는 전개도를 나타내고 있다.

다음에 도 6을 참조하여 상술한 편평형 진동모터의 정지후에 기동사점이 발생하지 않는 것을 설명한다.

브러시를 개재하여 코일에 전압이 인가되어있는 동안은 코일에 흐르는 전류의 방향과 고정자의 자계와에 의하여 프레밍의 법칙에 따라 코일에 일정방향으로 힘이 작용하고 이 작용이 회전력이 되어서 로터가 회전하고, 전압이 인가되지 않으면 코일에는 전류가 흐르지 않기 때문에 고정자의 자계에 의한 힘의 작용을 받지 않고 로터의 회전은 정지하게 되는데 로터 5에는 철심 21이 마련되고, 이 철심 21은 단면적이 작은 축체로 형성되어 있으므로 도 6(a)(b)(c)(d)에 나타내는 바와같이 4개의 고정자 4a~4d의 어느 하나의 자극의 한 가운데에 철심 21이 위치하는 상태에서 로터가 정지하고 로터의 전기자코일이 항상 고정자의 자극의 경계를 벗어난 위치에서 정지시킬 수 가 있음과 동시에 브러시 12a, 12b가 항상 콘미테이터 10에 접촉된 상태에서 정지시킬 수가 있다.

도 6(a)는 자성체 21이 고정자 4a상에서 정지한 상태를 나타내고, 도 6(b)는 자성체 21이 고정자 4b상에 정지한 상태를 나타내고, 도 6(c)는 자성체 21이 고정자 4c상에 정지한 상태를 나타내고, 도 6(d)는 자성체 21이 고정자 4d상에 정지한 상태를 각각 나타내고 있다.

도 6(a)의 상태에서 로터가 정지한 경우는 전압이 인가되면 브러시 12a, 콘미테이터 10b→전기자코일 11b→전기자코일 11a→콘미테이터 10a→콘미테이터 10c→브러시 12b의 순으로 화살표 방향으로 전류가 흐르므로 로터는 프레밍의 왼손 법칙에 따라 화살표 A의 방향으로 회전력이 발생하여 로터 5를 기동시킬 수 가 있다.

또한, 도 6(b)의 상태에서 로터가 정지하였을경우는 전압이 인가되면 브러시 12a→콘미테이터 10a→전기자코일 11a→전기자코일 11b→콘미테이터 10b→브러시 12b의 순으로 화살표 방향으로 전류가 흐르므로 로터는 프레밍의 왼손의 법칙에 따라 화살표 A의 방향으로 회전력이 발생하여 로터 5를 기동시킬 수 가 있다.

그리고 도 6(c)의 상태에서 로터가 정지하였을 경우는 전압이 인가되면 브러시 12a→콘미테이터 10d→콘미테이터 10b→전기자코일 11b→전기자코일 11a→콘미테이터 10a→브러시 12b의 순으로 화살표 방향으로 전류가 흐르므로 로터는 프레밍의 왼손의 법칙에 따라 화살표 A의 방향으로 회전력이 발생하여 로터 5를 기동시킬 수 가 있다.

나아가 도 6(d)의 상태에서 로터가 정지하였을 경우는 전압이 인가되면 브러시 12a→콘미테이터 10c→콘미테이터 10a→전기자코일 11a→전기자코일 11b→콘미테이터 10b→콘미테이터 10d→브러시 12b의 순으로 화살표 방향으로 전류가 흐르므로 로터는 프레밍의 왼손 법칙에 따라 화살표 A의 방향으로 회전력이 발생하여 로터 5를 기동시킬 수 가 있다.

상술한 바와같이 로터 5가 정지할 때에는 자성체 21이 반드시 4개의 고정자 4a~4d 중 어느하나의 고정자의 중앙에 위치하는 상태에서 정지함으로 브러시 12a, 12b는 반드시 콘미테이터 10에 접촉되어 있는 상태가 되고, 모터에 전압을 인가하면 전기자 코일 11a, 11b에 전류가 흘러 고정자의 자계에 의하여 전기자코일 11a, 11b에 항상 동일 방향으로 작용하는 힘이 발생하여, 브러시 11이 콘미테이터 10에 접촉하고 있지 않는 상태에서 정지함으로 인한 로터가 기동될 수 없는 기동사점의 존재를 회피할 수가 있다.

그리고 도 7은 자성체를 구비하고 있지 않는 모터의 정지상태의 일례를 나타내는데, 이 모터의 경우는 로터상에 위치 결정용의 자성체를 구비하고 있지 않기때문에 로터의 정지 위치는 정하여지지 않아 브러시가 콘미테이터와 콘미테이터와의 중간에 정지하는 일이 있다. 이 경우는 모터에 전압이 인가 되어도 코일에 전류가 흐르지 않기 때문에 토오크(torque)가 발생되지 않아 로터는 기동되지 않는다. 이 상태는 로터의 회전 방향에 대하여 4개소 발생하게 된다. 또한 콘미테이터와 콘미테이터와의 간격(스릿트 폭)을 작게 함으로서 기동사점의 발생의 확률을 저하시킬 수는 있으나 스릿트 폭에의한 대응으로는 완전하게 기동사점을 없앨 수는 없고 게다가 너무 작게 하면 브러시에 의하여 인접하는 콘미테이터가 단락해 버릴 우려가 있다.

또한 도 8(a)~(c)는 로터가 어느 위치에 있더라도 로터가 동일 방향으로 회전한다는 것을 나타내는 것으로 도 8(a)의 상태에서 브러시 12a, 12b에 급전(給電)하면 전기자코일 11a, 11b에는 브러시 12a→콘미테이터 10a→전기자코일 11a→전기자코일 11b→콘미테이터 10b→브러시 12b의 순으로 화살표의 방향으로 전류가 흐르므로 로터는 프레밍의 왼손의 법칙에 따라 화살표 A의 방향으로 회전력이 발생하여 로터가 회전한다.

로터가 회전하여 도 8(b)의 상태가 되었을 때 전기자코일 11a, 11b에는 브러시 12a→콘미테이터 10d→콘미테이터 10b→전기자코일 11b→전기자코일 11a→콘미테이터 10a→브러시 12b의 순으로 화살표 방향으로 전류가 흐르므로 로터는 프레밍의 왼손 법칙에 따라 도 8(a) 때와 동일한 방향(화살표 A)으로 회전력이 발생한다.

나아가, 로터가 회전하여 도 8(c)의 상태가 되었을 때, 전기자코일 11a, 11b에는 브러시 12a→콘미테이터 10d→콘미테이터 10b→전기자코일 11a→전기자코일11b→콘미테이터 10c→콘미테이터 10a→브러시 12b의 순으로 화살방향으로 전류가 흐르므로 로터는 프레밍의 왼손의 법칙에 따라 도 8(a)때와 동일한 방향(화살표 A)으로 회전력이 발생하여 브러시에 전압이 공급되고 있는 동안은 전기자코일 11a, 11b에는 고정자에 대하여 항상 화살표 A방향으로 토오크(torque)가 발생하겠끔 전류가 흐르므로 회전을 지속할 수 가 있다.

본 발명에 의하면, 모터에의 전압의 공급을 정지하면 로터는 반드시 자성체가 4개의 고정자의 어느 하나의 자극의 한 가운데에 정지함으로 콘미테이터는 항상 브러시에 접촉된 상태가 되고 모터(로터)의 정지 후, 다시 전압을 인가하면 브러시를 개재하여 확실하게 전기자코일에 전류를 흐르게 할 수 있고 고정자의 자계에 의하여 전기자코일 11a, 11b에 항상 동일 방향으로 작용하는 힘이 발생하고 로터를 확실이 기동, 회전시킬 수 가 있다. 더욱이, 전체로서 큰 추부재를 마련하였으므로 소형이면서도 보다 큰 진동을 발생시킬 수 가 있다.

Claims (1)

1. 편평형 진동모터에 있어서,

   편평한 원통형상의 케이싱내에 둘레 방향으로 4등분됨과 동시에 N극과 S극으로 번갈아 착자된 링 형상으로 배치된 고정자;

   상기 케이싱 내에는 상기 고정자에 면 대향함과 동시에 2개의 전기자코일이 로터의 지축을 중심으로 대칭적으로 배치되며, 회전 자재인 대략 반원판 형상으로 축지된 로터;

   상기 로터에는 상기 2개의 전기자코일 사이에, 한 쪽 면에서 다른 면으로 관통하는 축 모양의 자성체가 구비되고 상기 로터의 정지시 상기 자성체가 상기 고정자의 자극의 중심에 대응하는 대략 부채형상의 비 자성체인 추부재; 및

   상기 추부재의 둘레 방향 단부의 상기 전기자코일의 어느 한 쪽 근방에 배치된 자성체를 포함하는 편평형 진동모터.