KR100407293B1 - 편평형 진동모터 - Google Patents

Abstract

회전자의 구조를 개선하여 성능을 향상시킨 편평형 진동모터가 개시된다. 상기 편평형 진동모터는 회전자에 자성체가 없으므로, 회전자를 기동시키는데 필요한 기동전압을 낮출수 있다. 또한, 회전자에 자성체가 없으므로 회전자는 수평을 유지하게 된다. 이로인해, 회전자와 브러쉬 사이의 과도한 마찰 현상이 제거되어 회전자의 회전시 발생되는 소음에 저감되고, 브러쉬의 수명이 연장된다. 또한, 회전자에 자성체가 없으므로 회전자는 양방향으로 회전 할 수 있다. 그러므로, 작업시 입력전원 (+), (-)를 바꾸어 연결하여도 회전하므로 생산성이 향상된다. 또한, 코일의 외측에 웨이트가 설치되므로 코일의 내측에 웨이트가 설치된 종래의 구성에 비하여 큰 웨이트의 설치할 수 있다. 그러므로, 진동력을 원하는 만큼 크게할 수 있다. 또한, 각 정류자들이 연속적으로 설치되므로 데드 존이 제거된다. 그러면, 모터가 고온 또는 저온의 환경에서 사용되므로 인한 마그네트의 미소 감자 현상이 발생되어도 회전자는 정지없이 계속하여 회전하게 된다. 그러므로, 제품의 신뢰성이 상승되고, 코깅토크가 감소되므로 소음이 더욱 감소되며, 기동전압이 더욱 낮아지게 된다.

Description

편평형 진동모터 {FLAT TYPE VIBRATION MOTOR}

본 발명은 회전자의 구조를 개선하여 성능을 향상시킨 편평형 진동모터에 관한 것이다.

종래의 편평형 진동모터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상호 결합되는 상ㆍ하부케이스(11,13)가 마련된다. 하부케이스(13)의 중앙부측에는 하부기판(15)과 축(17)이 설치되고, 테두리부측에는 링 형상을 이루는 고정자인 4극의 마그네트(19)가 설치된다. 그리고, 하부기판(15)에는 쌍을 이루는 (+) 및 (-)브러쉬(21a,21b)의 일단부가 접속되고, 축(17)에는 진동을 발생하는 회전자(23)가 회전가능하게 설치된다. 회전자(23)의 상면에는 상호 접속되어 소정 거리 이격된 권선된 제 1 및 제 2 코일(25a,25b)이 마련되고, 제 1 및 제 2 코일(25a,25b)의 내측에는 웨이트(27)와 자성체(29)가 각각 마련된다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 회전자(23)의 저면에는 상부기판(31)이 일체로 마련되고, 상부기판(31)에는 상호 소정 간격을 가지는 제 1, 2, 3 및 4 정류자(33)가 원형태로 인쇄된다. 즉, 제 1 정류자(33a)와 제 3 정류자(33c)는 상호 대향하여 접속하고 제 2 정류자(33b)와 제 4 정류자(33d)는 상호 대향하여 접속하며, 제 1, 2, 3, 4 정류자(33a,33b,33c,33d)는 축(17)을 중심으로 90°간격으로 배치된다(도 2a 및 도 2b참조).

그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 코일(25a)은 제 4 정류자(33d)와 접속되고 제 2 코일(25b)은 제 1 정류자(33a)와 접속되며, 도 2c에 도시된 바와 같이, 정류자(33)와 접촉하는 (+)브러쉬(21a) 및 (-)브러쉬(21b)의 접점(M1,M2)과축(17)은 90°를 이룬다. 그리고, 제 1 및 제 2 코일(25a,25b)과 (+) 및 (-)브러쉬(21a,21b)는 도 2d와 같은 회로구성을 갖는다.

상기와 같이 구성된 종래의 편평형 진동모터의 작동을 도 3a 내지 도 6c를 참조하여 설명한다.

도 3a에 도시된 바와 같은 상태를 최초의 상태라 가정한다. 상세히 설명하면, X-Y평면상에서 (-)X축상에 (+)브러쉬(21a)가 위치되고 (+)Y축상에 (-)브러쉬(21b)가 위치되며, (+)브러쉬(21a)와 제 2 정류자(33b)가 접속되고 (-)브러쉬(21b)와 제 1 정류자(33a)가 접속된다고 가정한다. 그리고, N극 및 S극으로 이루어진 마그네트(19)의 N극 및 S극 자속중심선(N-N,S-S)이 2, 4사분면 및 1, 3사분면을 각각 이등분하고, 제 1 및 제 2 코일(25a,25b)의 중심(G1,G2)은 (+)N선과 (+)Y축 사이 및 (+)S선과 (+)X축 사이에 각각 위치된다고 가정한다.

이러한 상태에서, 외부의 전원이 인가되면 (+)브러쉬(21a)→제 2 정류자(33b)→제 4 정류자(33d)→제 1 코일(25a)→제 2 코일(25b)→제 1 정류자(33a)→(-)브러쉬(21b)의 경로로 전류가 흐른다. 즉, 도 3b와 같이 전류가 흐르고, 이때의 제 1 및 제 2 코일(25a,25b) 극성은 도 3c와 같이 N 및 S극성을 띈다. 그러면, 마그네트(19)와 제 1 및 제 2 코일(25a,25b) 사이에는 각각 척력이 발생되어 회전자(23)가 시계방향으로 회전하게 된다.

도 3a와 같은 최초의 상태에서 회전자(23)가 90°, 180° 및 270° 회전한 상태를 도 4a 내지 도 6a에 각각 보이고, 이러한 상태에서의 전류의 흐름방향 및 제 1 및 제 2 코일(25a,25b)의 극성을 도 4b 내지 도 6b 및 도 4c 내지 도 6c에 각각 보이는데, 이러한 원리로 회전자(23)가 회전한다.

상기와 같이 구성되어 작동되는 종래의 편평형 진동모터는 회전자(23)에 자성체(29)가 설치되어 있으므로, 자성체(29)와 마그네트(19) 사이에 항상 인력이 작용한다. 그러므로, 회전자(23)를 회전시키기 위해서는 자성체(29)와 마그네트(19) 사이의 인력을 이길 수 있는 만큼의 전압이 더 필요하므로 기동전압이 상승하는 단점이 있다.

또한, 제 1 및 제 2 코일(25a,25b)의 내부에 웨이트(27)가 설치되므로, 웨이트(27)의 크기가 제한된다. 이로인해, 진동력을 원하는 만큼 크게할 수 없는 단점이 있다.

또한, 상하 형태로 배치된 마그네트(19)와 자성체(29)와의 상호 작용에 의하여 회전자(23)가 기울어지게 되는데, 이로인해 전원의 온-오프시 소음이 많이 발생되는 단점이 있다.

또한, 회전자(23)는 45°를 주기로 위로 당겨지고 아래로 당겨지면서 회전을 반복하게 되므로 회전자(23)와 (+) 및 (-)브러쉬(21a,21b) 사이에는 큰 마찰력이 발생되어, (+) 및 (-)브러쉬(21a,21b)의 수명이 단축되는 단점이 있다.

또한, 각 정류자(33a,33b,33c,33d) 사이에 간격이 없다면, 제 1 정류자(33a)와 (-)브러쉬(21b)가 접속될 때 제 3 정류자(33c)와 (+)브러쉬(21a)가 접속되거나, 제 2 정류자(33b)가 (-)브러쉬(21b)와 접속될 때 제 4 정류자(33d)와 (+)브러쉬(21a)가 접속되는 경우가 발생되어 단락이 된다. 이를 방지하기 위하여, 각 정류자(33a,33b,33c,33d) 사이에는 데드존(Dead Zone)(D:도 2a 참조)이라는 소정 간격의 공간이 필요하다. 그런데, 회전자(23)가 회전되면 (+) 및 (-)브러쉬(21a,21b)가 데드존(D)에 위치되는 경우도 발생되는데, 그러면 제 1 및 제 2 코일(25a,25b)에 전류가 공급되지 않게 된다. 이 경우에는 자성체(29)와 마그네트(19) 사이의 작용, 즉 코깅토크(Cogging Torque)에 의하여 회전자(23)가 계속하여 회전을 하게 된다. 그러나, 모터가 사용되는 주위의 환경이 고온이거나 저온일 경우에는 마그네트(19)가 감자되어 코깅토크가 저하된다. 그러면, 회전자(23)가 데드존(D)을 벗어나지 못하게 되는 경우가 발생되는데, 이로인해 제품의 신뢰성이 저하되고, 코깅토크에 의한 소음이 증가하며, 기동전압이 더욱 상승하는 단점이 있다.

또한, 상하 형태로 배치된 마그네트(19)와 자성체(29)와의 상호 작용에 의하여 한쪽 방향으로만 회전한다. 그러므로, 작업시 입력전원 (+), (-)를 바꾸어 연결할 경우 회전하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 회전자에 설치된 자성체를 제거하여 기동전압을 낮출 수 있음과 동시에 소음을 줄일 수 있는 편평형 진동모터를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 웨이트를 코일의 외측에 설치하여 진동력을 원하는 만큼 크게 할 수 있는 편평형 진동모터를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 브러쉬와 정류자의 접속구조 및 정류자와 코일의 접속구조를 개선하여 데드존 영역을 제거하므로써, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 편평형 진동모터를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 편평형 진동모터의 분해 사시도.

도 2a는 도 1에 도시된 회전자의 저면도.

도 2b는 도 1 및 도 2a에 도시된 코일과 정류자의 접속상태를 보인 도.

도 2c는 도 1에 도시된 브러쉬의 배치상태를 보인 평면도.

도 2d는 도 1에 도시된 코일과 브러쉬의 회로도.

도 3a 내지 도 3c는 종래의 회전자의 위치 및 그에 따른 전류의 흐름방향 및 코일의 극성 변화를 보인 도.

도 4a 내지 도 6c는 도 3a에 도시된 회전자가 90°, 180° 및 270°회전하였을 때의 위치 및 그에 따른 전류의 흐름방향 및 코일의 극성 변화를 보인 도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편평형 진동모터의 분해 사시도

도 8a는 도 7에 도시된 회전자의 저면도.

도 8b는 도 7 및 도 8a에 도시된 코일과 정류자의 접속상태를 보인 도.

도 8c는 도 7에 도시된 브러쉬의 배치상태를 보인 평면도.

도 8d는 도 7에 도시된 코일과 브러쉬의 회로도.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자의 위치 및 그에 따른 전류의 흐름방향 및 코일의 극성 변화를 보인 도.

도 10a 내지 도 15c는 도 9a에 도시된 회전자가 회전였을 때의 위치 및 그에 따른 전류의 흐름방향 및 코일의 극성 변화를 각각 보인 도.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편평형 진동모터의 분해 사시도

도 17a는 도 16에 도시된 회전자의 저면도.

도 17b는 도 16 및 도 17a에 도시된 코일과 정류자의 접속상태를 보인 도.

도 17c는 도 16에 도시된 브러쉬의 배치상태를 보인 평면도.

도 17d는 도 16에 도시된 코일과 브러쉬의 회로도.

도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자의 위치 및 그에 따른 전류의 흐름방향 및 코일의 극성 변화를 보인 도.

도 19a 내지 도 33c는 도 18a에 도시된 회전자가 회전였을 때의 위치 및 그에 따른 전류의 흐름방향 및 코일의 극성 변화를 각각 보인 도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110 : 케이스 121 : 하부기판

123 : 축 131,135 : (+)브러쉬

133,136 : (-)브러쉬 140 : 마그네트

150 : 회전자 161,163 : 제 1 및 제 2 코일

170 : 웨이트 180 : 상부기판

190 : 정류자

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편평형 진동모터는, 상호 결합되는 상ㆍ하부케이스를 가지는 케이스, 상기 하부케이스의 중앙부측에 설치된 하부기판, 상기 하부케이스의 중앙에 설치된 축, 상기 하부케이스의 테두리부측에 고정되며 2극을 가지는 링형상의 마그네트, 상기 축에 회전가능하게 설치된 편심된 회전자, 상호 소정 거리 이격되어 상기 회전자의 상면에 일체로 마련되되, 각각 독립적인 제 1 및 제 2 코일, 상기 제 1 및 제 2 코일 외측 부위의 상기 회전자에 적어도 하나 이상 마련된 웨이트, 상기 회전자의 저면과 일체로 마련된 상부기판, 상기 하부기판과 대향되게 상기 상부기판에 인쇄되어 각각 90°를 이루면서 연속적으로 배치되어 상기 축을 중심으로 원형을 이루며 상기 제 1 및 제 2 코일과 각각 접속된 제 1, 2, 3 및 4 정류자 및 일단부측은 상기 하부기판에 고정되고 타단부측은 상기 정류자와 각각 접촉된 (+) 및 (-)브러쉬를 구비하는 평편형 진동모터에 있어서,상기 정류자는 상호 대향하는 정류자간에 상호 접속되고,상기 제 1 코일은 상기 각 정류자들 중 상호 대향하는 어느 하나의 한쌍의 정류자와 각각 접속되고, 상기 제 2 코일은 상호 대향하는 다른 하나의 한 쌍의 정류자와 각각 접속되며,상기 제 1 코일의 중심과 상기 제 2 코일의 중심이 상기 축과 이루는 각은 90°이다.또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편평형 진동모터는, 상호 결합되는 상ㆍ하부케이스를 가지는 케이스, 상기 하부케이스의 중앙부측에 설치된 하부기판, 상기 하부케이스의 중앙에 설치된 축, 상기 하부케이스의 테두리부측에 고정되며 4극을 가지는 링형상의 마그네트, 상기 축에 회전가능하게 설치된 편심된 회전자, 상호 소정 거리 이격되어 상기 회전자의 상면에 일체로 마련되되, 각각 독립적인 제 1 및 제 2 코일, 상기 제 1 및 제 2 코일 외측 부위의 상기 회전자에 적어도 하나 이상 마련된 웨이트, 상기 회전자의 저면과 일체로 마련된 상부기판, 상기 하부기판과 대향되게 상기 상부기판에 인쇄되어 각각 45°를 이루면서 연속적으로 배치되어 상기 축을 중심으로 원형을 이루며 상기 제 1 및 제 2 코일과 각각 접속된 제 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 및 8 정류자 및 일단부측은 상기 하부기판에 고정되고 타단부측은 상기 정류자와 각각 접촉된 (+) 및 (-)브러쉬를 구비하는 평편형 진동모터에 있어서,상기 정류자는 상호 대향하는 정류자간에 상호 접속되고,상기 제 1 코일은 상기 각 정류자들 중 어느 하나의 정류자 및 상기 어느 하나의 정류자와 시계방향으로 45°이격된 다른 하나의 정류자와 각각 접속되고, 상기 제 2 코일은 상기 어느 하나의 정류자와 시계방향으로 인접하는 또 다른 하나의 정류자 및 상기 또 다른 하나의 정류자와 시계방향으로 45°이격된 또 다른 하나의 정류자와 각각 접속되며,상기 제 1 코일의 중심과 상기 제 2 코일의 중심이 상기 축과 이루는 각은 90°∼180°이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 편평형 진동모터를 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편평형 진동모터의 분해 사시도이다. 도시된 바와 같이, 편평형 진동모터(100)는 상호 결합되는 상ㆍ하부케이스(111,115)를 가지는 케이스(110)를 포함한다. 하부케이스(115)에는 하부기판(121)이 부착되고, 하부케이스(115)의 중앙에는 하부기판(121)을 관통하는 형태로 축(123)이 설치된다. 하부기판(121)에는 축(123)을 중심으로 대략 대칭을 이루는 (+) 및 (-)브러쉬(131,133)의 하단부가 접속된다. (+) 및 (-)브러쉬(131,133)는 탄성을 가지고,상단부는 후술한 정류자(190)에 접촉된다. 그리고, 하부케이스(115)의 테두리부에는 고정자의 기능을 하는 링 형상의 마그네트(140)가 고정된다. 이때, 마그네트(140)는 N극(141)과 S극(143)이 각각 하나인 2극으로 마련된다.

축(123)에는 반원판형의 회전자(150)가 회전가능하게 설치되고, 회전자(150)의 상면에는 권선된 제 1 및 제 2 코일(161,163)이 소정 거리 이격되어 설치된다. 제 1 및 제 2 코일(161,163)은 상호 접속되지 않은 독립적인 구조로 설치된다. 또, 제 1 및 제 2 코일(161,163)의 중심(O1,O2)과 축(123)은 대략 90°를 이루는데, 이는 마그네트(140)의 극수 및 후술할 정류자(190)와의 접속구조에 의하여 결정된다. 그리고, 제 1 및 제 2 코일(161,163)의 외측의 회전자(150)의 부위 중, 회전자(150)의 양단부측에는 웨이트(170)가 설치되는데, 회전자(150) 자체의 형상과 웨이트(170)에 의하여 진동이 발생된다. 이때, 웨이트(170)의 형상은 축(123)의 반경 방향으로 갈수록 그 부피가 크지는 형태로 마련되는데, 이는 더욱 큰 진동을 발생시키기 위함이다.

회전자(150)의 저면에는 상부기판(180)이 일체로 마련되고, 상부기판(180)에는 제 1 및 제 2 코일(161,163)과 접속된 정류자(190)가 인쇄되는데, 이를 도 8a를 참조하여 설명한다. 정류자(190)는 각각 약 90°를 이루면서 연속적으로 배치된 제 1, 2, 3 및 4 정류자(191a,192a,191b,192b)를 가진다. 즉, 각 정류자(191a,192a,191b,192b)들은 90°의 폭을 가지면서 연속적으로 배치되어 축(123)을 중심으로 원형을 이룬다.

정류자(190)와 제 1 및 제 2 코일(161,163)의 접속구조는, 도 8b에 도시된바와 같이, 제 1 코일(161)은 각 정류자(191a,192a,191b,192b)들 중 대향하는 어느 한 쌍의 정류자(191a,191b)와 접속되고, 제 2 코일(163)은 각 정류자(191a,192a,191b,192b)들 중 대향하는 다른 한 쌍의 정류자(192a,192b)와 접속된다.

그리고, 정류자(190)에는 (+) 및 (-)브러쉬(131,133)의 상단부가 각각 접촉되는데, 도 8c에 도시된 바와 같이, (+) 및 (-)브러쉬(131,133)와 정류자(190)의 각 접점(P1,P2)와 축(123)이 이루는 각은 180°를 이룬다. 이는, 전술한 제 1 및 제 2 코일(161,163)과 정류자(190)의 접속구조 및 마그네트(140)의 극수에 의하여 결정되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 편평형 진동모터의 작동에서 이를 상세히 설명한다. 도 8d는 도 7에 도시된 코일과 브러쉬의 접속된 상태를 간략히 보인 회로도이다.

이하, 도 9a 내지 도 15c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 편평형 진동모터의 작동을 설명한다.

도 9a와 같은 상태를 최초의 상태라 가정한다. 상세히 설명하면, X-Y평면상에서 (+)Y축방향 및 (-)Y축방향으로 N극 마그네트(141) 및 S극 마그네트(143)의 자속중심이 작용하고, (-)X축 및 (+)X축상에 (+) 및 (-)브러쉬(131,133)가 위치되며, (+)브러쉬(131)와 제 1 및 제 2 정류자(191a,192a)가 각각 접촉되고 (-)브러쉬(133)와 제 3 및 제 4 정류자(191b,192b)가 각각 접촉되며, 제 1 및 제 2 코일(161,163)의 중심(O1,O2)이 2사분면 및 1사분면의 이등분선 상에 위치된 상태를 최초의 상태라 가정한다. 그리고, 이러한 상태에서 외부의 전원이 인가되면,(+)브러쉬(131)→제 1 정류자(191a)→제 1 코일(161)→제 3 정류자(191b)→(-)브러쉬(133)의 경로 및 (+)브러쉬(131)→제 2 정류자(192a)→제 2 코일(163)→제 4 정류자(192b)→(-)브러쉬(133)의 경로로 전류가 흘러서, 도 9b와 같은 회로구성이 되고, 도 9c와 같이 제 1 및 제 2 코일(161,163)은 각각 N극 및 S극을 띄게 된다. 그러면, 제 1 코일(161)과 N극 마그네트(141) 사이에는 척력이 작용하고, 제 2 코일(163)과 N극 마그네트(141) 사이에는 인력이 작용하여 회전자(150)는 도 10a와 같이 반시계방향으로 회전된다.

도 10a의 상태는 (+) 및 (-)브러쉬(131,133)가 제 1 및 제 3 정류자(191a,191b)와 각각 접촉되고, 제 2 및 제 4 정류자(192a,192b)는 (+) 및 (-)브러쉬(131,133)와 접촉되지 않는다. 즉, 도 10b와 같은 회로구성이 되므로, 도 10c와 같이 제 1 코일(161)만이 N극성을 띄게된다. 그러면, 제 1 코일(161)과 N극 마그네트(141) 사이에는 척력이 계속 작용하므로 회전자(150)는 계속하여 반시계방향으로 회전하게 된다.

그러다가, 회전자(150)가 최초의 상태에서 90°를 회전하게 되면, 도 11a와 같은 상태가 된다. 즉, 제 1 및 제 2 코일(161,163)은 각각 3사분면 및 2사분면에 위치되고, (+)브러쉬(131)와 제 1 및 제 4 정류자(191a,192b)가 각각 접촉되고 (-)브러쉬(133)와 제 2 및 제 3 정류자(192a,191b)가 각각 접촉된다.

그러면, 전류는 (+)브러쉬(131)→제 1 정류자(191a)→제 1 코일(161)→제 3 정류자(191b)→(-)브러쉬(133)의 경로 및 (+)브러쉬(131)→제 4 정류자(192b)→제 2 코일(163)→제 2 정류자(192a)→ (-)브러쉬(133)의 경로로 전류가 흐른다. 그러면, 도 11b와 같은 회로구성이 되고, 도 11c와 같이 제 1 및 제 2 코일(161,163)은 모두 N극 띄게 된다. 그러면, 제 1 코일(161)과 S극 마그네트(143) 사이에는 인력이 작용하고, 제 2 코일(163)과 N극 마그네트(141) 사이에는 척력이 작용하여 회전자(150)는 도 12a, 13a, 14a 및 15a와 같이 계속하여 반시계방향으로 회전된다.

도 12a, 13a, 14a, 15a와 대응되는 전류의 흐름방향 및 코일의 극성변화를 도 12b, 13b, 14b, 15b 및 도 12c, 13c, 14c, 15c에 각각 도시한다.

도 16 내지 도 17d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편평형 진동모터를 보인 것으로, 도 7 내지 도 8d와의 차이점만을 설명한다.

도 16에 도시된 바와 같이, 회전자(150)의 상면에는 웨이트(175)가 하나 설치되고, 웨이트(175)는 제 1 및 제 2 코일(161,163) 사이에 위치된다. 웨이트(175)의 형상은 축(123)의 반경 방향으로 갈수록 그 부피가 크지는 형태로 마련된다. 그리고, 마그네트(140)는 2개의 N극(145a,145b)과 2개의 S극(146a,146b)을 가지는 4극으로 마련되고, N극과 S극의 마그네트(145a,145b,146a,146b)는 교대로 연속하면서 원형을 이룬다. 그리고, 제 1 및 제 2 코일(161,163)의 중심(R1,R2)과 축(123)은 약 90°∼180°를 이룬다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 편평형 진동모터의 정류자(190)는, 도 17a에 도시된 바와 같이, 각각 약 45°를 이루면서 연속적으로 배치된 제 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 및 8 정류자(195a,196a,197a,198a,195b,196b,197b,198b)를 가진다. 즉, 각 정류자(195a,196a,197a,198a,195b,196b,197b,198b)들은 45°의 폭을 가지면서 연속적으로 배치되어 축(123)을 중심으로 원형을 이루고, 상호 대향하는 정류자들은 각각접속된다. 상세히 설명하면, 제 1 정류자(195a)와 제 5 정류자(195b), 제 2 정류자(196a)와 제 6 정류자(196b), 제 3 정류자(197a)와 제 7 정류자(197b) 및 제 4 정류자(198a)와 제 8 정류자(198b)는 상호 접속된다.

제 1 및 제 2 코일(161,163)은 상호 접속되지 않은 독립된 구조로 마련되고, 제 1 및 제 2 코일(161,163)과 정류자(190)의 접속구조는, 도 17b에 도시된 바와 같와 같다. 상세히 설명하면, 제 1 코일(161)은 정류자(190) 중 어느 하나의 정류자(196a) 및 어느 하나의 정류자(196a)와 시계방향으로 45°이격된 다른 하나의 정류자(198b)와 각각 접속되고, 제 2 코일(163)은 다른 하나의 정류자(198b)와 시계방향으로 인접하는 또 다른 하나의 정류자(197b) 및 또 다른 하나의 정류자(197b)와 시계방향으로 45°이격된 또 다른 하나의 정류자(195b)와 각각 접속된다.

그리고, (+) 및 (-)브러쉬(135,136)와 정류자(190)의 각 접점(Q1,Q2)과 축(123)은, 도 17c에 도시한 바와 같이, 90°를 이룬다. 그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일과 브러쉬의 접속된 상태는 도 17d와 같다.

이하, 도 18a 내지 도 33c를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 편평형 진동모터의 작동을 설명한다.

도 18a와 같은 상태를 최초의 상태라 가정한다. 상세히 설명하면, X-Y평면상에서 2사분면 및 4사분면의 이등분선의 방향으로 N극 마그네트(145a,145b)의 중심자속이 작용하고, 1사분면과 3사분면의 이등분선의 방향으로 S극 마그네트(146a,146b)의 중심자속이 작용하며, (-)X축 및 (+)Y축 상에 (+) 및 (-)브러쉬(135,136)가 각각 위치한다. 그리고, 제 1 및 제 8 정류자(195a,198b)와 (-)브러쉬(136)와 접촉하고, 제 2 및 제 3 정류자(196a,197a)와 (+)브러쉬(135)가 접촉한다. 또, 제 1 코일(135)의 중심(R1)은 (-)X축과 2사분면상의 N극 마그네트의 자속중심선 사이에 위치되고, 제 2 코일(136)의 중심(R2)은 (+)X축과 1사분면상의 S극 마그네트의 자속중심선 사이에 위치되는 상태를 최초의 상태라 가정한다. 이러한 상태에서 외부의 전원이 인가되면, (+)브러쉬(135)→제 2 정류자(196a)→제 1 코일(161)→제 8 정류자(198b)→(-)브러쉬(136)의 경로 및 (+)브러쉬(135)→제 3 정류자(197a)→제 7 정류자(197b)→제 2 코일(163)→제 5 정류자(195b)→제 1 정류자(195a)→(-)브러쉬(136)의 경로로 전류가 흘러서, 도 18b와 같은 회로구성이 된다. 그리고, 도 18c와 같이 제 1 및 제 2 코일(161,163)은 각각 N극을 띄게 된다.

그러면, 제 1 코일(161)과 N극 마그네트(145a) 사이에는 척력이 작용하고, 제 2 코일(163)과 S극 마그네트(146a) 사이에는 인력이 작용하여 회전자(150)는 도 19a와 같이 반시계방향으로 회전된다.

도 19a의 상태는 제 2 및 제 8 정류자(196a,198b)와 (+) 및 (-)브러쉬(135,133)가 각각 접촉된다. 그러면, (+)브러쉬(135)→제 2 정류자(196a)→제 1 코일(161)→제 8 정류자(198b)→(-)브러쉬(136)의 경로 전류가 흐르고, 제 2 코일(163)에는 전류가 흐르지 않는다. 그러면, 도 19b와 같은 회로구성이 되고, 도 19c와 같이 제 1 코일(161)은 N극을 띄게 된다. 그러면, 제 1 코일(161)과 N극 마그네트(145a) 사이에는 척력이 계속 작용하므로 회전자(150)는 도 20a와 같은 상태가 된다.

도 20a의 상태는, 제 1 및 제 2 정류자(195a,196a)와 (+)브러쉬(135)가 각각접촉되고, 제 7 및 제 8 정류자(197b,198b)와 (-)브러쉬(136)가 각각 접촉된다. 그러면, (+)브러쉬(135)→제 2 정류자(196a)→제 1 코일(161)→제 8 정류자(198b)→(-)브러쉬(136)의 경로 및 (+)브러쉬(135)→제 1 정류자(196a)→제 5 정류자(196b)→제 2 코일(163)→제 7 정류자(197b)→(-)브러쉬(136)의 경로로 전류가 흘러서, 도 20b와 같은 회로구성이 된다. 그리고, 도 20c와 같이 제 1 및 제 2 코일(161,163)은 N극과 S극을 각각 띄게 된다. 그러면, 제 1 코일(161)과 N극 마그네트(145a) 사이 및 제 2 코일(163)과 S극 마그네트(146b) 사이에는 척력이 계속 작용하므로 회전자(150)는 도 21a와 같은 상태가 된다.

도 21a의 상태는, 제 1 및 제 7 정류자(195a,197b)와 (+) 및 (-)브러쉬(135,133)가 각각 접촉된다. 그러면, (+)브러쉬(135)→제 1 정류자(195a)→제 5 정류자(195b)→제 2 코일(163)→제 7 정류자(197b)→(-)브러쉬(136)의 경로 전류가 흐르고, 제 1 코일(161)에는 전류가 흐르지 않는다. 그러면, 도 21b와 같은 회로구성이 되고, 도 21c와 같이 제 2 코일(161)은 S극을 띄게 된다. 그러면, 제 2 코일(163)과 S극 마그네트(146a) 사이의 척력에 의하여 회전자(150)는 도 22a와 같은 상태가 된다.

도 22a의 상태는, 제 1 및 제 8 정류자(195a,198b)와 (+)브러쉬(135)가 각각 접촉되고, 제 6 및 제 7 정류자(196b,197b)와 (-)브러쉬(136)가 각각 접촉된다. 그러면, (+)브러쉬(135)→제 8 정류자(198b)→제 1 코일(161)→제 2 정류자(196a)→제 6 정류자(196b)→(-)브러쉬(136)의 경로 및 (+)브러쉬(135)→제 1 정류자(196a)→제 5 정류자(196b)→제 2 코일(163)→제 7 정류자(197b)→(-)브러쉬(136)의 경로로 전류가 흘러서, 도 22b와 같은 회로구성이 된다. 그리고, 도 22c와 같이 제 1 및 제 2 코일(161,163)은 각각 S극을 띄게 된다. 그러면, 제 1 코일(161)과 S극 마그네트(146b) 사이에는 척력 및 제 2 코일(163)과 N극 마그네트(145a) 사이에는 인력이 작용하여 계속하여 반시계방향으로 회전된다. 즉, 도 23a 내지 33a와 같이 계속하여 반시계방향으로 회전되고, 도 23a 내지 33a와 대응되는 전류의 흐름방향 및 코일의 극성변화를 도 23b 내지 33b 및 도 23c 내지 33c에 각각 도시한다.

이때, 하부케이스에 설치되는 마그네트의 극방향이 반대로 설치될 경우 및 전원단의 (+), (-)가 바뀔 경우에는 회전방향이 반대로 된다.

이상에서 설명하듯이, 본 발명에 따른 편평형 진동모터는 회전자에 자성체가 없으므로, 회전자를 기동시키는데 필요한 기동전압을 낮출수 있다.

또한, 회전자에 자성체가 없으므로 회전자는 수평을 유지하게 된다. 이로인해, 회전자와 브러쉬 사이의 과도한 마찰 현상이 제거되어 회전자의 회전시 발생되는 소음에 저감되고, 브러쉬의 수명이 연장된다.

또한, 회전자에 자성체가 없으므로 회전자는 양방향으로 회전 할 수 있다. 그러므로, 작업시 입력전원 (+), (-)를 바꾸어 연결하여도 회전하므로 생산성이 향상된다.

또한, 코일의 외측에 웨이트가 설치되므로 코일의 내측에 웨이트가 설치된 종래의 구성에 비하여 큰 웨이트의 설치할 수 있다. 그러므로, 진동력을 원하는 만큼 크게할 수 있다.

또한, 각 정류자들이 연속적으로 설치되므로 데드 존이 제거된다. 그러면, 모터가 고온 또는 저온의 환경에서 사용되므로 인한 마그네트의 미소 감자 현상이 발생되어도 회전자는 정지없이 계속하여 회전하게 된다. 그러므로, 제품의 신뢰성이 상승되고, 코깅토크가 감소되므로 소음이 더욱 감소되며, 기동전압이 더욱 낮아지게 된다.

이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims (6)

1. 상호 결합되는 상ㆍ하부케이스를 가지는 케이스, 상기 하부케이스의 중앙부측에 설치된 하부기판, 상기 하부케이스의 중앙에 설치된 축, 상기 하부케이스의 테두리부측에 고정되며 2극을 가지는 링형상의 마그네트, 상기 축에 회전가능하게 설치된 편심된 회전자, 상호 소정 거리 이격되어 상기 회전자의 상면에 일체로 마련되되, 각각 독립적인 제 1 및 제 2 코일, 상기 제 1 및 제 2 코일 외측 부위의 상기 회전자에 적어도 하나 이상 마련된 웨이트, 상기 회전자의 저면과 일체로 마련된 상부기판, 상기 하부기판과 대향되게 상기 상부기판에 인쇄되어 각각 90°를 이루면서 연속적으로 배치되어 상기 축을 중심으로 원형을 이루며 상기 제 1 및 제 2 코일과 각각 접속된 제 1, 2, 3 및 4 정류자 및 일단부측은 상기 하부기판에 고정되고 타단부측은 상기 정류자와 각각 접촉된 (+) 및 (-)브러쉬를 구비하는 평편형 진동모터에 있어서,

   상기 정류자는 상호 대향하는 정류자간에 상호 접속되고,

   상기 제 1 코일은 상기 각 정류자들 중 상호 대향하는 어느 하나의 한쌍의 정류자와 각각 접속되고, 상기 제 2 코일은 상호 대향하는 다른 하나의 한 쌍의 정류자와 각각 접속되며,

   상기 제 1 코일의 중심과 상기 제 2 코일의 중심이 상기 축과 이루는 각은 90°인 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.
2. 상호 결합되는 상ㆍ하부케이스를 가지는 케이스, 상기 하부케이스의 중앙부측에 설치된 하부기판, 상기 하부케이스의 중앙에 설치된 축, 상기 하부케이스의 테두리부측에 고정되며 4극을 가지는 링형상의 마그네트, 상기 축에 회전가능하게 설치된 편심된 회전자, 상호 소정 거리 이격되어 상기 회전자의 상면에 일체로 마련되되, 각각 독립적인 제 1 및 제 2 코일, 상기 제 1 및 제 2 코일 외측 부위의 상기 회전자에 적어도 하나 이상 마련된 웨이트, 상기 회전자의 저면과 일체로 마련된 상부기판, 상기 하부기판과 대향되게 상기 상부기판에 인쇄되어 각각 45°를 이루면서 연속적으로 배치되어 상기 축을 중심으로 원형을 이루며 상기 제 1 및 제 2 코일과 각각 접속된 제 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 및 8 정류자 및 일단부측은 상기 하부기판에 고정되고 타단부측은 상기 정류자와 각각 접촉된 (+) 및 (-)브러쉬를 구비하는 평편형 진동모터에 있어서,

   상기 정류자는 상호 대향하는 정류자간에 상호 접속되고,

   상기 제 1 코일은 상기 각 정류자들 중 어느 하나의 정류자 및 상기 어느 하나의 정류자와 시계방향으로 45°이격된 다른 하나의 정류자와 각각 접속되고, 상기 제 2 코일은 상기 어느 하나의 정류자와 시계방향으로 인접하는 또 다른 하나의 정류자 및 상기 또 다른 하나의 정류자와 시계방향으로 45°이격된 또 다른 하나의 정류자와 각각 접속되며,

   상기 제 1 코일의 중심과 상기 제 2 코일의 중심이 상기 축과 이루는 각은 90°∼180°인 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.
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