KR100436022B1 - 노이즈 감쇄형 진동모터 및 이에 적용되는 적층형 배리스터 - Google Patents

노이즈 감쇄형 진동모터 및 이에 적용되는 적층형 배리스터 Download PDF

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KR100436022B1 KR10-2002-0022561A KR20020022561A KR100436022B1 KR 100436022 B1 KR100436022 B1 KR 100436022B1 KR 20020022561 A KR20020022561 A KR 20020022561A KR 100436022 B1 KR100436022 B1 KR 100436022B1
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Abstract

기판에 안착된 고정자와, 고정자에 대해 일정한 간격으로 이격되어 회전되며 편심질량에 의해 진동을 발생하는 회전자로 이루어지며, 회전자에 연결된 정류자와 기판에 연결된 브러시가 접촉하여 전류를 도통시키는 진동모터에 있어서, 기판에 전기적으로 연결되는 입력패턴과 출력패턴 중 어느 하나에 칩형 배리스터의 일측 단자가 전기적으로 연결되고, 타측 단자가 접지에 연결되는 노이즈 감쇄형 진동모터가 개시된다.

Description

노이즈 감쇄형 진동모터 및 이에 적용되는 적층형 배리스터{Noise-reductive vibration motor and multilayer type varistor}
본 발명은 노이즈 감쇄형 진동모터와 이에 적용되는 적층형 배리스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대용 통신 단말장치에 장착되어 진동을 발생시키는 진동모터에 있어서 고속회전 시에 브러시와 정류자 사이에서 발생하는 스파크에 의한 에너지 축적으로 진동모터의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 진동모터와 이에 적용되는 적층형 배리스터에 관한 것이다.
진동모터는 회전자에 연결된 편심체에 의해 회전자가 회전하는 경우에 편심질량에 의하여 진동이 발생하도록 구성되어 있다. 진동모터는 편평형과 실린더형으로 대별되는데, 양자 모두 전류의 인가에 의하여 회전력을 발생시키기 위한 고정자와 회전자, 그리고 회전자에 연결되는 편심체가 모터의 외측에 설치되어 있다.
페이저나 휴대 전화기 등의 통신단말장치가 소형화됨에 따라 진동모터도 소형화되고 있으며, 원통형 진동모터의 경우에는 모터 본체의 직경이 4mm 정도인 것이 사용되기 시작하고 있다. 그러나, 모터 본체는 4mm라도 필요한 진동 량을 얻기 위해서는 출력축에 배치한 편심체의 선회공간은 6mm 정도가 되어야 한다.
또한, 원통형 모터는 그대로 장착할 수 없기 때문에 통상은 별도의 설치 부재가 필요하여 상당한 점유 공간을 점유하기 때문에 휴대장치의 박형화에 걸림돌이 되고 있다. 또한 소비 전류가 크고 효율이 20∼30% 정도에 불과하다는 문제가 있다.
따라서, 최근에는 3mm 이하의 두께를 용이하게 확보할 수 있는 편평형 모터가 주로 사용되고 있다.
도 1에는 일반적인 편평형 진동모터의 외관도가 도시되어 있으며, 도 2는 도 1의 II-II'를 따라 절단한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 하부케이스(10) 위에 하부기판(12)이 안착되며, 고정자인 영구자석(20)의 상부에는 일정한 공극을 가진 상태에서 회전자(50)가 회전 가능하게 설치되고, 회전자(50) 하부의 정류자(40)와 하부기판(12)에 연결된 브러시(30)가 접촉하여 전류를 도통시키게 된다. 또한, 회전자(50)는 그 자체가 회전축에 대해 편심된 상태로서 편심체로서의 기능을 동시에 수행하기도 한다.
여기서, 일반적으로 진동모터의 회전속도는 10000rpm 이상으로 고속 회전하게 되는데, 브러시(30)와 정류자(40)의 접촉에 의한 마찰은 진동모터의 수명을 단축시키는 중요한 원인이 된다.
진동모터의 수명 즉, 연속동작시간을 증가시키는 것이 중요하며, 연속수명시험 기준이 과거 100시간 이하에서 최근 168시간으로 증가하였고 200시간 이상으로 그 기준이 엄격해지고 있는 추세에 있다.
이와 같이 브러시와 정류자의 접촉에 의한 마찰이 진동모터의 수명을 단축시키는 문제를 해결하기 위하여 링형 배리스터를 적용하는 기술에 대해서는 일본특허공개 제1989-34149호, 제1990-266853호 및 제1999-285220호와 미국특허공보 제 6285109호에 개시되어 있다.
그러나, 편평형 진동모터의 경우 공간의 제약상 이러한 링형 배리스터를 설치할 수가 없어 문제해결의 적절한 방법으로 사용되지 못한다.
또한, 종래의 경우, 표면실장형 캐패시터를 적용하기도 하였지만, 이 경우에는 브러시와 정류자 사이에서 발생하는 고주파 노이즈에 대해서만 선택적으로 통과시키므로 병렬 연결된 캐패시터를 통해 이동하여 일부 감쇄되고 나머지 상당부분이 다시 마이너스 측으로 타고 들어가게 되어 에너지가 축적되는 현상이 여전히 발생한다. 따라서 일부의 수명연장 효과만이 있을 뿐이다.
따라서, 본 발명의 목적은 편평형 진동모터에 적용되어 브러시와 정류자 사이에서 발생하는 노이즈에 의한 과도전압을 적절하게 제거함과 동시에 소형화되는 진동모터에 적합한 적층형 배리스터를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 배리스터를 적용하여 노이즈를 감쇄하면서도 소형화된 사이즈를 유지할 수 있는 진동모터를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적과 특징들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 일반적인 편평형 진동모터의 외관도이다.
도 2는 도 1의 II-II'를 따라 절단한 단면도이다.
도 3a와 도 3b는 각각 본 발명에 따라 진동모터에 배리스터를 적용한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 적층형 배리스터에 적용되는 패턴시트들을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 패턴시트들을 적층하여 완성한 배리스터의 사시도이다.
도 6a와 6b는 각각 도 6의 X-X'와 Y-Y'를 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 5의 배리스터를 진동모터에 적용한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 배리스터 소자의 등가회로도이다.
도 9는 본 발명의 변형례에 따른 적층형 배리스터에 적용되는 패턴시트들을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 다르면, 기판에 안착된 고정자와, 고정자에 대해 일정한 간격으로 이격되어 회전되며 편심질량에 의해 진동을 발생하는 회전자로 이루어지며, 회전자에 연결된 정류자와 기판에 연결된 브러시가 접촉하여 전류를 도통시키는 진동모터에 있어서, 기판에 전기적으로 연결되는 입력패턴과 출력패턴 중어느 하나에 칩형 배리스터의 일측 단자가 전기적으로 연결되고, 타측 단자가 접지에 연결되는 노이즈 감쇄형 진동모터가 개시된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 기판에 안착된 고정자와, 고정자에 대해 일정한 간격으로 이격되어 회전되며 편심질량에 의해 진동을 발생하는 회전자로 이루어지며, 회전자에 연결된 정류자와 기판에 연결된 브러시가 접촉하여 전류를 도통시키는 진동모터에 있어서, 기판에 전기적으로 연결되는 입력패턴과 출력패턴에 한 쌍의 칩형 배리스터의 일측 단자가 각각 전기적으로 연결되고, 타측 단자가 접지에 연결되는 노이즈 감쇄형 진동모터가 개시된다.
바람직하게, 회전자와 고정자를 내장하는 금속 케이스를 더 포함하며, 타측 단자는 금속 케이스에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 제 1 세라믹 시트와 제 1 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향 측면으로 노출되는 제 1 입력전극으로 이루어지는 제 1 패턴시트; 제 2 세라믹 시트와 제 2 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향에 90도 변위되는 제 2 방향 측면으로 노출되는 제 1 접지전극으로 이루어지는 제 2 패턴시트; 제 3 세라믹 시트와 제 3 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향 측면에 대향하는 제 3 방향 측면으로 노출되는 제 2 입력전극으로 이루어지는 제 3 패턴시트; 및 제 4 세라믹 시트와 제 4 세라믹 시트 상에 형성되고 제 2 방향 측면에 대향하는 제 4 방향 측면으로 노출되는 제 2 접지전극으로 이루어지는 제 4 패턴시트를 포함하며, 제 1 내지 제 4 패턴시트들은 순차적으로 적층되고, 제 1 및 제 2 입력전극, 제 1 및 제 2 접지전극은 각각 대응하는 외부전극과 연결되는 적층형 배리스터가개시된다.
바람직하게, 제 1 내지 제 4 패턴시트의 적층구조는 적어도 2회 이상 반복될 수 있다.
본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 제 1 세라믹 시트와 제 1 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향 측면으로 노출되는 제 1 입력전극으로 이루어지는 제 1 패턴시트; 제 2 세라믹 시트와 제 2 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향에 ±90도 변위되는 양 방향 측면으로 노출되는 접지전극으로 이루어지는 제 2 패턴시트; 제 3 세라믹 시트와 제 3 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향 측면에 대향하는 제 3 방향 측면으로 노출되는 제 2 입력전극으로 이루어지는 제 3 패턴시트를 포함하며, 제 1 내지 제 3 패턴시트들은 순차적으로 적층되고, 제 1 및 제 2 입력전극, 접지전극은 각각 대응하는 외부전극과 연결되는 적층형 배리스터가 개시된다.
본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 기판에 안착된 고정자와, 고정자에 대해 일정한 간격으로 이격되어 회전되며 편심질량에 의해 진동을 발생하는 회전자로 이루어지며, 회전자에 연결된 정류자와 기판에 연결된 브러시가 접촉하여 전류를 도통시키는 진동모터에 있어서, 기판에 전기적으로 연결되는 입력패턴과 출력패턴을 각각 상기에 기재된 적층형 배리스터의 제 1 및 제 2 입력전극에 연결하고, 접지전극을 진동모터의 접지에 연결하는 노이즈 감쇄형 진동모터가 개시된다.
이하, 첨부된 도면을 본 발명의 제 1 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3a와 3b는 각각 본 발명에 따라 배리스터를 장착한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3a와 같이 배리스터(100)의 한쪽 단자(110)를 하부 회로기판(12) 상에 형성된 입력패턴(12a) 또는 출력패턴(12b) 중 어느 하나에 연결하고, 배리스터(100)의 다른 쪽 단자(120)는 진동모터의 상부케이스나 하부케이스(10)에 접속되도록 한다.
또한, 도 3b와 같이 배리스터(100) 각각의 일측 단자(110)를 하부 회로기판(12) 상의 입력패턴(12a)과 출력패턴(12b)에 각각 연결하고, 배리스터(100) 각각의 타측 단자(120)를 진동모터의 상부케이스나 하부케이스(10)에 접속되도록 한다.
진동모터의 고속회전 시 브러시와 정류자 사이에서 발생하는 스파크는 고전압 고속의 노이즈로서 과도전압의 일종이므로, 과도전압을 제거하는 기능을 가지는 배리스터를 상기와 같이 장착함으로써 상부케이스나 하부케이스를 통하여 접지 측으로 빠져나가도록 하여 에너지 축적에 의한 진동모터 수명단축을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 표면실장형 캐패시터를 적용하는 경우에는 브러시와 정류자 사이에서 발생하는 고주파 노이즈에 대해서만 선택적으로 통과시키므로 병렬 연결된 캐패시터를 통해 이동하여 일부 감쇄되고 나머지 상당부분이 다시 마이너스 측으로 타고 들어가게 되어 에너지가 축적되는 현상이 여전히 발생한다. 따라서 일부의 수명연장 효과만이 있을 뿐이다.
그러나, 본 발명에 따르면, 진동모터 회전시 발생하는 고전압 성분이 배리스터를 통해 금속 케이스로 이동하여 열에너지로 손실되므로 진동모터 내부에 에너지가 축적되는 현상이 완전히 해소된다.
표 1에 본 발명에 의한 경우와 종래의 캐패시터를 적용한 경우에 있어서 진동모터 수명실험 결과를 나타내었다. 본 발명에 의한 경우 급격한 연속수명 증가효과가 나타나고 있음을 알 수 있다.
[표 1]에서 단위는 시간이고, A는 도 3a에 따른 실시예, B는 도 3b에 따른실시예이며, C는 후술하는 도 7에 다른 실시예를 각각 적용한 경우이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 배리스터를 구성하는 패턴시트들을 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 패턴시트들이 적층되어 형성되는 배리스터를 나타내는 사시도이며, 도 6a와 6b는 각각 도 5의 X-X'와 Y-Y'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 적층되는 패턴시트들(150) 위에는 각각 입력전극패턴(110, 120)과 접지전극패턴(130, 140)이 형성된다. 이 실시예에서는 입력전극패턴(110, 120)이 각각 쌍을 이루어 동일한 측면으로 노출되도록 구성되고, 접지전극패턴(130, 140)이 각각 쌍을 이루어 동일한 측면으로 노출되도록 구성되었지만, 입력전극패턴(110, 120)과 접지전극패턴(130, 140)이 하나씩 형성되어도 무방하고, 그 이상으로 형성되어도 관계없다.
이와 같이 패턴시트들(150)이 중첩되어 각각의 측면으로 노출되어, 도 5에 도시된 바와 같이, 입력전극패턴(110)은 제 1 입력단자(110a)로 연결되고, 입력전극패턴(120)은 제 2 입력단자(120a)로 연결되며, 접지전극패턴(130)은 제 1 접지단자(130a)로 연결되고, 접지전극패턴(140)은 제 2 접지단자(140a)로 연결된다.
설명의 편의상 제 1 및 제 2 입력단자(110a, 120a)를 연결하는 선을 X-X'로 하고, 제 1 및 제 2 접지단자(130a, 140a)를 연결하는 선을 Y-Y'로 할 때, 이들을 기준으로 절단한 단면도가 도 6a와 6b에 각각 도시되어 있다.
도 8은 이 실시예에 따른 적층형 배리스터의 등가회로도이다. 도시된 바와 같이, 입력측이 완전하게 분리되어 별도의 소자로 작용함을 알 수 있다.
실제 본 발명에 적용되는 배리스터를 제작하는 방법에 대해 설명하면, 90몰% 이상의 산화아연(ZnO)과 10 몰% 이하의 첨가제(Sb2O3, Bi2O3, Co3O4등)가 첨가된 조성물에 대해 바인더를 58 중량% 혼합하여 세라믹 슬러리를 만들고, 이를 테이프 캐스팅(Tape Casting) 방법을 이용하여 필림 위에 얇게 도포한 후 건조하여 두께 30∼40㎛의 세라믹 시트를 제조한다.
이 위에 Ag-Pd계 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포한 다음, 100??에서 5분간 건조하는 방법을 동일하게 사용하여, 내부전극 패턴의 모양에 따라 평판형 전극패턴을 세라믹 시트에 각각 형성한다.
적층한 후 길이 1.6㎜와 폭 0.8㎜ 크기로 절단하여 칩을 제조하고 1000∼1100??에서 1시간 소결하여 칩형 배리스터를 제조한다.
이하, 이와 같은 구조의 배리스터를 진동모터에 적용한 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다.
도 7을 참조하면, 배리스터(100)의 제 1 및 제 2 입력단자(110a, 120a)는 각각 입력패턴(12a)과 출력패턴(12b)에 연결되고, 제 1 및 제 2 접지단자(130a, 140a)는 각각 진동모터의 하부케이스(10)에 접속된다.
제 1 및 제 2 접지단자(130a, 140a)와 하부케이스(10)의 접속을 위해 하부기판(12)의 일정부분이 절단되어 하부케이스(10)가 노출된다.
이 실시예에 따르면, 배리스터(100)의 대향하는 두 단자를 모두 입력단이 되도록 하고, 나머지 대향하는 측면의 두 단자를 출력단이 되도록 구성함으로서, 도3b와 같이 2 개의 배리스터를 이용한 것과 동일한 성능을 구현할 수 있으면서도 차지하는 면적은 도 4a와 같이 줄일 수 있는 효과를 가진다. 따라서, 소형화되는 진동모터의 구조에 적합하게 적용할 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 9를 참조하여 본 발명의 적층형 배리스터의 변형례가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 제 1 입력전극(110)이 형성된 패턴시트와, 접지전극(130)이 형성된 패턴시트 및 제 2 입력전극(120)이 형성된 패턴시트가 순차적으로 적층되어 배리스터를 구성한다. 이 변형례에서는 접지전극(130)으로부터 외부로 노출되는 접지단자(130a, 130b)가 각각 양 측면으로 연장된다.
따라서, 상기의 실시예에 비하여 접지전극이 형성된 패턴시트의 개수를 줄일 수 있어 생산원가를 줄일 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였지만 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 당연하다. 즉, 입력전극이나 접지전극의 크기나 배치 적층되는 두께 등에 있어서는 적용되는 실 예에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
이러한 당업자에 의한 변경이나 변형은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명에 속하는 것은 당연하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 편평형 진동모터에 적용되어 브러시와 정류자 사이에서 발생하는 노이즈에 의한 과도전압을 적절하게 제거할 수 있는 이점이 있다.
또한, 배리스터를 적용하여 노이즈를 감쇄하면서도 소형화된 사이즈를 유지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 기판에 안착된 고정자와, 상기 고정자에 대해 일정한 간격으로 이격되어 회전되며 편심질량에 의해 진동을 발생하는 회전자로 이루어지며, 상기 회전자에 연결된 정류자와 상기 기판에 연결된 브러시가 접촉하여 전류를 도통시키는 진동모터에 있어서,
    상기 기판에 전기적으로 연결되는 입력패턴과 출력패턴 중 어느 하나에 칩형 배리스터의 일측 단자가 전기적으로 연결되고, 타측 단자가 접지에 연결되는 것을 특징으로 하는 노이즈 감쇄형 진동모터.
  2. 기판에 안착된 고정자와, 상기 고정자에 대해 일정한 간격으로 이격되어 회전되며 편심질량에 의해 진동을 발생하는 회전자로 이루어지며, 상기 회전자에 연결된 정류자와 상기 기판에 연결된 브러시가 접촉하여 전류를 도통시키는 진동모터에 있어서,
    상기 기판에 전기적으로 연결되는 입력패턴과 출력패턴에 한 쌍의 칩형 배리스터의 일측 단자가 각각 전기적으로 연결되고, 타측 단자가 접지에 연결되는 것을 특징으로 하는 노이즈 감쇄형 진동모터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 회전자와 고정자를 내장하는 금속 케이스를 더 포함하며, 상기 타측 단자는 상기 금속 케이스에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 노이즈 감쇄형 진동모터.
  4. 제 1 세라믹 시트와 상기 제 1 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향 측면으로 노출되는 제 1 입력전극으로 이루어지는 제 1 패턴시트;
    제 2 세라믹 시트와 상기 제 2 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향에 90도 변위되는 제 2 방향 측면으로 노출되는 제 1 접지전극으로 이루어지는 제 2 패턴시트;
    제 3 세라믹 시트와 상기 제 3 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향 측면에 대향하는 제 3 방향 측면으로 노출되는 제 2 입력전극으로 이루어지는 제 3 패턴시트; 및
    제 4 세라믹 시트와 상기 제 4 세라믹 시트 상에 형성되고 제 2 방향 측면에 대향하는 제 4 방향 측면으로 노출되는 제 2 접지전극으로 이루어지는 제 4 패턴시트를 포함하며,
    상기 제 1 내지 제 4 패턴시트들은 순차적으로 적층되고, 상기 제 1 및 제 2 입력전극, 제 1 및 제 2 접지전극은 각각 대응하는 외부전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 적층형 배리스터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 패턴시트의 적층구조는 적어도 2회 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 적층형 배리스터.
  6. 제 1 세라믹 시트와 상기 제 1 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향 측면으로 노출되는 제 1 입력전극으로 이루어지는 제 1 패턴시트;
    제 2 세라믹 시트와 상기 제 2 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향에 ±90도 변위되는 양 방향 측면으로 노출되는 접지전극으로 이루어지는 제 2 패턴시트;
    제 3 세라믹 시트와 상기 제 3 세라믹 시트 상에 형성되고 제 1 방향 측면에 대향하는 제 3 방향 측면으로 노출되는 제 2 입력전극으로 이루어지는 제 3 패턴시트를 포함하며,
    상기 제 1 내지 제 3 패턴시트들은 순차적으로 적층되고, 상기 제 1 및 제 2 입력전극, 접지전극은 각각 대응하는 외부전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 적층형 배리스터.
  7. 기판에 안착된 고정자와, 상기 고정자에 대해 일정한 간격으로 이격되어 회전되며 편심질량에 의해 진동을 발생하는 회전자로 이루어지며, 상기 회전자에 연결된 정류자와 상기 기판에 연결된 브러시가 접촉하여 전류를 도통시키는 진동모터에 있어서,
    상기 기판에 전기적으로 연결되는 입력패턴과 출력패턴을 각각 상기 제 4 항 또는 제 6 항에 기재된 적층형 배리스터의 제 1 및 제 2 입력전극에 연결하고, 접지전극을 상기 진동모터의 접지에 연결하는 것을 특징으로 하는 노이즈 감쇄형 진동모터.
KR10-2002-0022561A 2002-04-24 2002-04-24 노이즈 감쇄형 진동모터 및 이에 적용되는 적층형 배리스터 KR100436022B1 (ko)

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