KR100444764B1 - 정지 위치 유지수단을 구비한 축방향 공극형 편심 로터와상기 로터를 이용한 편평 코어리스 진동 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편심량을 크게 한 정지 위치 유지수단을 갖춘 축방향 공극형 편심 로터와 상기 로터를 이용한 편평 코어리스 진동 모터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 편심 로터와 진동 모터는, 적어도 한 개의 공심 전기자 코일(3)을 편재시키고 인쇄 배선판으로 이루어지는 커뮤테이터(4)와, 커뮤테이터 외주로부터 스테이터 쪽으로 돌출된 호상돌출부(2a)를 마련하고 상기 호상돌출부에 적어도 일부에 자성을 갖는 호상추(WT)를 설치한 편심 로터(R1)를 구비하고, 자석(5) 주위의 누설 자속을 이용해서 공심 전기자 코일의 유효 도체부(3a)가 최대 자속을 받는 위치에서 정지하도록 한다.

본 발명에 의하면, 공심 전기자 코일의 수를 줄여서 코스트가 절감되며, 누설 자속 부분에 자성을 갖는 추를 설치함으로써 공극을 희생하지 않고 주(主)자속의 손실을 없애고, 최대 토크를 발생시키는 위치에 확실하게 정지할 수 있다.

Description

정지 위치 유지수단을 구비한 축방향 공극형 편심 로터와 상기 로터를 이용한 편평 코어리스 진동 모터{Axial directional gap type eccentric rotor having stop position maintaining unit and flat coreless vibration motor using the rotor}

본 발명은 이동체 소형 통신장치의 무음 통지원이나 마사지기의 진동원으로서 알맞은 편평 코어리스 진동 모터에 관한 것이다.

종래 편평 코어리스 진동 모터로서 일본 특허공개공보 소63-290153호나 일본 특허공고공보 평8-10972호에 개시된 것이 있다.

이들 모두에는 도 13에 도시되는 바와 같이 케이스(24)와 브래킷(25)으로 이루어지는 하우징(26) 내에 편심시킨 로터(27)가 설치되고 이 편심 로터(27)는 로터 홀더(28)를 통해서 상기 케이스(24), 브래킷(25)에 각각 배치된 기름 함유 베어링(29, 30)에서 회전 축(31)을 회전 가능하게 지지하여 이루어진 구조로 되어 있다.

상기와 같은 복수 개의 전기자 코일, 예를 들어 3개의 전기자 코일을 로터의 한쪽에 편재시킨 것은 큰 무게중심 이동량을 확보할 수 있는 장점이 있지만, 반면에 코일이 3개 있어서 비용 측면에서 불리한 점이 있다. 또한 일본 실용신안공개공보 평2-33573호에 개시되어 있는 바와 같이 이러한 3개의 전기자 코일을 갖는 모터에서는 로터 1회전 중에 있어 모든 코일이 토크에 기여하는 시간은 지극히 짧으며, 로터를 회전시키기 위해 항상 2개 코일을 통전시키도록 되어 있다.

또한, 일본 특허공개공보 2000-201467호에 제시하는 바와 같은 135도 개각(開角)으로 배치된 2개의 공심 코일로 이루어지는 2상(phase)의 편평한 진동 모터가 있다.

그렇지만 이러한 2상의 코일을 구비한 모터에서 코일 1개만이 토크에 기여하는 도체로서 작용하기 때문에 기동 및 회전시 토크가 약한 단점이 있고, 공심코일이 서로 135도 개각을 이루기 때문에 편심량이 적으며 실용화를 위해서는 2개 코일 사이에 텅스텐 합금의 추를 배치할 필요가 있다.

또한 3상의 공심 코일을 구비한 로터에서 1개의 공심 코일을 삭제하여 120도의 배치개각을 이루는 2개 공심 코일로 이루어진 로터가 특허공보 평7-85636호에 개시되어 있다. 이러한 로터는 코일이 1개 삭제되어 비용 면에서 유리하지만, 1회전 중에 회전각도에 따라 균일한 토크가 발생되지 않는다.

또한, 일본 특허 제3039857호에 제시되어 있는 바와 같이 1개 또는 2개의 공심 코일을 로터의 한쪽에 배치하여 각 코일의 토크에 기여하는 유효 도체부가 자석의 자계를 최대한 받는 위치에서 로터를 정지시키게 하여 기동 에러를 없애도록 한 모터가 제안되고 있다.

그렇지만 이러한 로터정지위치 유지수단은 자석의 주자계 내에 자성체가 배치되므로 정동(stop/start) 토크가 커져서 로터의 기동 전압을 상승시키는 문제가 있을 뿐만 아니라 주자속의 일부를 이용하게 되어 주자속 손실이 발생한다. 더욱이 코일의 유효 도체 부분과 상기 코일의 유효도체에 자력을 가하는 자석사이에 자성체가 배치됨으로써 그 만큼 자석과의 코일간의 공극(gap)을 넓히게 되어 주자속 손실이 크게된다. 이 공극을 희생하지 않기 위해서는 공심 코일의 일부에 압력을 가해 오목부를 형성하고 이 오목부에 자성체를 격납시키면 되지만, 공심 코일을 손상시킬 우려가 있다.

본 발명의 목적은 공심 전기자 코일 수를 줄여서 비용 절감을 꾀하면서 주자속이 아닌 누설 자속 부분에 자성체를 배치함으로써 주자속이 형성되는 축방향 공극을 넓게할 필요가 없으며, 이에 따라, 주자속의 로스가 없으며, 확실하게 최대 토크를 발생하는 위치에서 로터를 정지 및 회전시킬 수 있도록 하며, 또한 보조적인 편심 증가 수단을 부가할 필요 없이 편심량을 크게 만들 수 있는 축방향 공극형 편심 로터와 상기 편심 로터를 이용해서 자석의 크기를 줄일 수 있도록 하여 코스트를 절감시킨 편평 코어리스 진동 모터를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 정지위치 유지수단을 구비한 편심 로터와 자석의 위치 관계를 도시하는 요부 평면도이다.

도 2는 도 1의 커뮤테이터 쪽에서 본 편심로터의 요부 평면도이다.

도 3은 본 발명의 정지위치 유지수단을 구비한 편심 로터를 이용한 편평 코어리스 진동 모터의 제1 실시예를 나타내며 편심 로터의 부분은 도 1의 I-I 선 절단 단면도이다.

도 4는 도 3 중 모터 기동 시의 동작 설명도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 정지위치 유지수단을 갖춘 편심 로터와 자석의 위치 관계를 나타내는 요부 평면도이다.

도 6은 도 5의 커뮤테이터 쪽에서 본 편심로터의 요부 평면도이다.

도 7은 도 5 변형예의 편심 로터와 자석의 위치 관계를 나타내는 요부 평면도이다.

도 8은 본 발명의 정지위치 유지수단을 갖춘 편심 로터를 이용한 편평 코어리스 진동 모터의 제2 실시예를 도시하며 편심 로터 부분은 도 6의 II-II 절단 단면도이다.

도 9는 도 8에 나타나는 상기 모터의 주요 부재인 평판형 커뮤테이터와 브러시의 관계를 설명하기 위한 확대 요부 단면도이다.

도 10은 본 발명 상기 모터의 주요 부재의 변형예인 원통형 커뮤테이터와 브러시를 설명하기 위한 확대 요부 단면도이다.

도 11a 내지 도 11c는 도 5 및 도 6의 편심 로터를 이용한 도 8에 도시되는 상기 모터의 회전 원리 설명도이다.

도 12a 내지 도 12c는 도 7의 편심 로터를 이용한 경우의 회전 원리 설명도이다.

도 13은 종래 편평 진동 모터를 나타내는 단면도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

R1, R2, R3 편심 로터

W1 자성체를 포함하는 금속 추

W2 자성체를 포함하는 수지제 추

1 인쇄 배선판으로 이루어지는 평판 커뮤테이터 기재

2, 22 고밀도 고접동성 수지

3, 33 공심 전기자 코일

4, 44 평판 커뮤테이터

5 자석

6 케이스

7 브래킷

8, 88 브러시

a, b, c, d, Ka, Kb, Kc, Kd 돌기

SL, SL1 슬릿

H 하우징

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 제 1항에 나타나는 바와 같은 정지위치 유지수단을 구비하는 축방향 공극형 편심 로터는,

적어도 1개의 공심 전기자 코일을 중심으로부터 편재시켜 배치한 커뮤테이터; 스테이터 측의 도넛(doughnut)형 자석의 외주부와 적어도 일부가 대향하여 위치하도록, 상기 커뮤테이터의 외주로부터 스테이터측으로 돌출된 호상돌출부; 및 상기 호상돌출부의 적어도 일부에 배치된 자성을 갖는 호상추를 구비한 것을 특징으로 한다.

이러한 과제 달성 수단으로 구성하면 자성을 갖는 호상추가 자성 측면 주위부의 누설 자속을 받아 상기 자석의 N,S 자극의 경계 위치에서 확실하게 정지되므로 편심 로터는, 예를 들어 1회전 중 최대 토크를 발생시킬 위치에 홀드될 수 있다. 따라서 로터의 기동이 용이하며 호상추가 주자속 상에 배치되어 있지 않기 때문에 자석과 전기자코일간에 공극 손실도 발생하지 않게 되고 커뮤테이터의 외주에 설치된 호상돌출부와 호상추에 의하여 무게중심이 로터의 외측으로 편심되어 모터의 진동을 크게 할 수 있다.

구체적으로는 제 2항에 나타나는 바와 같이 상기 호상추는 공심 전기자 코일 외주에 설치되고, 상기 자석의 반경 방향 바깥쪽에 위치하며, 상기 자석의 한 자극의 개각의 폭과 실질적으로 동일한 사이즈로서, 상기 자석에 공극을 통해서 대향하여 배치되도록 하여 달성될 수 있다.

이러한 과제 달성 수단으로 하면 호상추의 중심부는 N, S자극 사이의 뉴트럴부에 정동시킬 수 있어서 로터가 최대 토크를 발생시키는 위치에서 확실하게 홀드할 수 있으며 기동이 용이해진다.

또한 제 3항 또는 4항에 나타나는 바와 같이 상기 호상체는 표면에 자성 도금을 한 비중 7 이상의 금속체이거나 자성 금속을 갖는 비중 7 이상의 수지(resin)체로 형성되는 것이 좋다.

이러한 과제 달성 수단으로 하면 로터정지위치 유지수단으로 로터를 편심시킬 수 있고, 구리 선 또는 황동 선에 자성 도금을 실시할 경우는 도금의 두께를 조정함으로써 정동 토크를 제어할 수 있다.

또한, 다른 편심 로터의 구성으로서는 제 5항에 나타나는 바와 같이 상기 커뮤테이터는 슬릿으로 분리된 복수개의 세그먼트를 구비한 인쇄배선판으로 형성되고, 상기 슬릿 내부에 길이방향의 인쇄배선으로 이루어진 무전극의 돌기가 형성되며, 상기 돌기의 양측에 오목부가 형성된 것을 특징으로 한다.

이러한 과제 달성 수단으로 하면 슬릿 내부 양쪽에 오목부를 구비함으로써 커뮤테이터상에서 서로 인접한 세그먼트들이 브러시에 의해 단락되지 않도록 할 수 있으며 또한, 슬라이딩접촉에 의해 발생하는 금속제 이물질이 세그먼트위에 떨어져슬라이딩 접촉에 장해를 일으키지 않으며, 커뮤테이터와 돌기가 인쇄 배선으로서 일괄적으로 용이하게 마련된다.

이러한 편심 로터를 이용해서 편평 코어리스 진동 모터로 하기 위해서는 제 6항에 기재된 바와 같이 다음 구성 요소를 갖는 정지 위치 유지수단을 구비한 축방향 공극형 진동 모터는,

적어도 1개의 공심전기자 코일을 중심으로부터 편재시켜 배치한 커뮤테이터;와 적어도 일부가 스테이터 측에 있는 도넛 형상의 자석 외주의 측부와 마주하도록 상기 커뮤테이터의 외주로부터 상기 스테이터측으로 돌출된 호상돌출부; 및 상기 호상돌출부에 배치된 자성을 갖는 호상추를 구비하는 편심로터;

상기 편심로터에 전력을 공급하는 한 쌍의 브러시;

축방향 공극을 통하여 상기 편심로터와 마주하도록 함과 동시에 자력을 인가함으로써 상기 편심로터를 구동시키는 도넛형 자석; 및

상기 호상돌출부가 상기 도넛형 자석의 외주부와 하우징 사이에 마련된 스페이스에 위치하도록 상기 편심로터를 격납하는 하우징을 구비하여 상기 호상추가 상기 도넛형 자석의 외주 측면에서 생성되는 누설자속을 받도록 된 것을 특징으로 한다.

이러한 과제 달성 수단으로 하면 주자속을 희생하지 않고 공심 전기자 코일의 유효 도체부를 자석의 최대 자속 발생 위치에 정지시켜 둘 수 있으므로 기동이 쉬우며 자석의 크기도 작게 할 수 있어서 비용 면에서도 유리하게 되는 편평형 진동 모터가 얻어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 정지위치 유지수단을 구비한 편심 로터와 자석의 위치 관계를 나타내는 편심로터의 요부 평면도이며, 도 2는 도 1의 커뮤테이터측 에서 본 요부 평면도이다. 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 정지위치 유지수단을 구비한 편심 로터(R1)는 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이 인쇄 배선판으로 넓게 펼쳐진 부채형 평판 커뮤테이터 기재(1)의 일측에는 비중 3 정도의 고밀도 고슬라이딩성 수지(2)의해 2개의 공심 전기자 코일(3, 3)을 3상(120도)의 개각으로 편재시켜 배치하여 이루어지며, 또한, 커뮤테이터 기재(1)의 타측에는 호상추(W1)가 고밀도 고슬라이딩성 수지(2)에 의해 호상돌출부(2a) 부분에 일체 성형된다. 따라서, 편심 로터(R1)가 조립된 모터에서는 호상돌출부(2a)가 커뮤테이터 기재(1)의 외주로부터 스테이터 쪽으로 돌출되어 있다.

상기 호상추(W1)는 자성 도금된 대략 비중 8의 재질로서, 커뮤테이터 기재(1)의 일측에 있는 1개의 공심 전기자 코일(3)의 외주부분과 대응되는 커뮤테이터 기재(1)의 반대편에 설치되며, 도넛형 자석(5)의 중심에 대하여 한 자극의 개각의 폭 정도의 크기를 가진다. 평판 커뮤테이터 기재(1) 중심부에는 6개의 세그먼트(4a)로 이루어지는 귀금속 도금된 평판형 커뮤테이터(4)가 인쇄배선을 부가하여 마련되어 있으며 각 세그먼트는 관통홀(S) 등을 통해서 대향하는 세그먼트를 단락시키고 있다.

그리고 도면 중 참조부호 2b는 고밀도 슬라이딩성 수지(2) 일부로서 구성된 수지 베어링부이며, 참조부호 2c는 동일한 수지로 구성된 상기 공심 전기자 코일(3, 3)의 권선축과 거의 같은 크기로 된 코일 배치 가이드이다.

이러한 편심 로터(R1)와 대향하는 자석(5)은 위에서 보아 도넛형 형상으로 되어 있고 N, S극으로 서로 4극 등분되어 착자(着磁)되어 있다.

따라서 도 1에 나타나는 바와 같이 자석(5)의 측면 주위부의 N극에서 발생하여 S극으로 향하는 누설 자속은 자성 도금 구리 선으로 이루어진 호상추(W1)를 N, S극의 경계 부분 쪽으로 당기게 된다. 이에 따라, 상기 편심 로터(R1)는 상기 공심 전기자 코일(3, 3)이 도 4에서 도시된 화살표(Y) 방향으로 최대 토크를 발생하는 위치, 즉 2개의 공심 전기자 코일(3, 3)의 각 유효 도체부들(3a)이 자석(5)의 자계를 서로 균형 있게 최대한 받아들이는 위치에 정지시켜 둘 수 있다.

여기서 상기 호상추(W1)는 구리 선 대신에 비중 7 정도의 황동 선이라도 바람직하며, 또한 자성 분말을 적량 배합한 수지라도 좋다.

이와 같은 편심 로터(R1)는 도 3에 도시된 바와 같은 편평 코어리스 진동 모터에 사용된다. 즉, 상기 자석(5) 외주와 하우징(H)의 일부를 구성하는 케이스(6) 사이에 마련된 스페이스(56)에 호상돌출부(2a)가 위치하도록 상기 편심 로터(R1)를 상기 하우징(H)에 격납된 것으로 한 것이다. 도면 중 참조부호 J는 하우징(H)의 일부를 구성하는 브래킷(7) 중앙에 세운 고정 축으로 편심 로터(R1)를 장착시킨 후, 케이스(6)의 중앙구멍(6a)에 폴리에스테르 필름(P)을 통해서 박힌다. 참조부호 8은 상기 평판 커뮤테이터(4)를 통해서 상기 공심 전기자 코일(3, 3)에 급전하는 귀금속 박판 또는 귀금속 도금된 정, 부의 브러시들로 기단이 플렉시블 급전 베이스(F)에 식설되어 외부에서 전력 공급을 받는다.

이와 같은 편평 코어리스 진동 모터는 도 4에 도시되는 바와 같이 기동 시에는 브러시(8, 8)에 공급된 전력은 상기 평판 커뮤테이터(4)를 통해서 상기 공심 전기자 코일(3, 3)에 급전되고 각 유효 도체부들(3a) 모두에 화살표와 같이 전류가 흐르게 되며 플레밍의 왼손 법칙에 따라서 회전력이 발생하므로 기동 시에 최대 토크가 얻어지게 된다.

편심 로터(R1)에 통전을 멈추면 회전을 저해할 요소는 브러시의 제동이 대부분이지만, 평판 커뮤테이터(4)가 균등하게 되어 있으므로 브러시의 접촉압력에 의한 브레이크는 매우 약하게 걸린다. 이에 따라 자석(5) 외주부의 약간의 누설자속에 의해서, 상기 호상추(W1)의 크기는 도넛형 자석(5)의 한 자극의 개각의 폭과 실질적으로 동일하기 때문에 자극의 중심의 부분이 아니라 자석(5)의 자극의 경계부분에 호상추(W1)의 중심부가 위치하여 정지되어 홀드된다.

도 5는 편심 로터(R2)가 최대 토크로서 기동 할 수 있는 위치에 정지하도록 한 로터와 마그넷의 배치관계를 나타낸 요부 평면도이며, 도 6은 도 5의 커뮤테이터 측으로부터 본 로터의 요부평면도이다. 도 5에 도시된 편심로터(R2)에서 각 코일은 자석의 자극 개각 폭에 포함되는 크기이며, 2개의 공심 전기자 코일(33, 33)이 도넛형 자석의 한 개의 자극폭의 배치 개각(여기서는 90도)으로 하여 한쪽에 배치된다. 여기서, 평판형 커뮤테이터(44)는 도 6에 도시되는 바와 같이 각 귀금속 도금된 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)를 중심각 90도 가량씩 배치된 인쇄배선 패턴으로 형성되어 있으며, 미도시 되어 있으나 모터를 회전시키기 위해 서로 대향하는 세그먼트들은 서로 단락되어 있다. 각 세그먼트간의 슬릿(SL)에는 브러시(8)(미도시)에 의해서 서로 인접된 세그먼트끼리 단락되는 것을 방지하기 위해서 각 세그먼트와는 분리되며, 전압이 인가되지 않은 가는 패턴에 의한 돌기(a, b, c, d)가 마련되어 있다.

또 이들 돌기 양쪽은 오목부로 되어 있기 때문에 세그먼트의 분말이 발생해도 바로 인접한 세그먼트끼리 쇼트되어 버릴 우려가 없다.

이러한 편심 로터(R2)와 대향하는 자석(5)은 도넛형 원반 형상으로 되어 있으며, N, S극이 서로 4극 등분 착자되어 있는 것은 도 1과 마찬가지다.

이러한 돌기(a, b, c, d)가 있으면 상기 브러시(8)가 슬릿(SL)에 위치하더라도 인접한 세그먼트 예를 들어, 세그먼트(44a와 44d)끼리 단락될 우려가 없으며, 이들 돌기는 세그먼트 면과 동일면으로 단차가 없다. 편심 로터(R2)는 원활한 회전디기 때문에, 상기와 같은 자성체로 이루어지는 호상추(W2)를 이용하여 특정 위치, 즉 도 5에 제시되는 바와 같은 각 공심 전기자 코일(33, 33)의 유효 도체부(33a)가 자석(5)의 자계를 최대한 받는 위치(1회전 중 대응되는 다른 3 곳도 동일함)에 멈추게 되어 로터의 기동이 용이하게 된다. 그리고 자성을 갖는 호상추(W2)는 자성 분말을 고비중 부재의 분말, 예컨대 텅스텐 합금으로 되는 분말과 함께 폴리아미드 수지에 바인드시킨 수지 추로 되어 있다.

상기에서 비교적으로 동력이 필요한 경우에 적합한 2 코일형에 대해서 설명했지만, 파워가 필요하지 않으면 도 7에 도시한 바와 같은 1개 코일로 이루어지는 것이라도 좋다. 즉, 편심 로터(R3)는 1개의 공심 전기자 코일(3)을 한쪽으로 편재시켜서 고밀도 고슬라이딩성 수지(22)로 일체 성형되고 있다. 이 공심 전기자 코일(3)은 도 1에 도시된 전기자 코일과 같은 것으로서, 공심 전기자 코일(3)의 유효 도체부(3a)의 중심이 자극의 개각(여기서는 90도)과 거의 동일하게 되도록 도 1에 도시된 공심전기자 코일(3)과 같이 120도의 개각을 이루는 권선축에 권회된다. 공심 전기자 코일(3)의 외주부에는 인쇄 배선판으로 이루어지는 평판 커뮤테이터 기재(1)를 통해 반대측면에 있는 커뮤테이터에 고밀도 고슬라이딩성 수지(22)로 이루어진 호상돌출부(22a)를 마련하고, 여기서 호상추(W1 또는 W2)를 일체 성형시킨것은 상술한 도 1의 실시예의 호상추(W1)와 같다. 자석(5)도 상술한 바와 같이 도넛형 원반 형상으로 되고 있으며 N, S극이 서로 4극 등분으로 착자되어 있다. 여기서도 상기 자성체로 이루어지는 호상추(W1 또는 W2)의 개각은 자석(5)의 자극의 개각에 거의 일치된다. 따라서 이 호상추(W1 또는 W2)는 1 회전 중 90도마다 호상추(W1 또는 W2)가 공심 전기자 코일(3)의 중심이 자석(5)의 N극과 S극의 중간 위치에 멈추게 된다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에서의 편심 로터(R2)를 이용한 편평 코어리스 진동 모터를 도시하며, 편심 로터(R2)는 도 6에 도시된 로터를 Ⅱ-Ⅱ선으로 절단한 상태의 것으로서, 여기서는 도 4의 부재와 동등한 부재는 동일 부호를 부가하고 그 설명은 생략한다.

여기서 브러시(8)가 평판 커뮤테이터(44)를 슬라이딩 접촉하는 상태는 도 9에 도시된 바와 같다. 즉, 세그먼트(44a, 44d)가 브러시(8)과 슬라이딩 접촉하더라도, 돌기(a)에 의해 세그먼트(44a, 44d)가 서로 단락될 우려는 전혀 없다.

도 10은 커뮤테이터의 변형 예로서 원통형의 커뮤테이터와 브러시의 관계를 도시하는 것으로서, 참조부호 88은 귀금속 박판 또는 귀금속 도금이 된 한 쌍의 판상 브러시이다. C는 원통형의 커뮤테이터로서 외주에 거의 90도씩 거의 4등분된 각 세그먼트(Ca, Cb, Cc, Cd)는 표면을 귀금속 클래드된 것으로서, 각 세그먼트 간의 슬릿(SL1)에서는 브러시(88)에 의해서 단락되는 것을 방지하기 위해서 기재 부분 (K1)에서 돌기(Ka, Kb, Kc, Kd)의 선단이 세그먼트 외주와 거의 같은 원을 이루도록 형성되며, 상기 돌기의 양측에 오목부(T)가 형성되어 있다. 이러한 원통형의 커뮤테이터는 모터의 두께가 허용되는 타입에서 사용이 가능하다.

다음에 도 11은 도 8에 나타내는 바와 같은 편평 코어리스 진동 모터의 회전 원리를 설명하는 도면이다. 결선 관계에 대해서 우선 설명하자면, 편심 로터(R2)의 공심 전기자 코일(33, 33)은 권선종단말 부분끼리 결선되며 권선개시 단말은 각각 커뮤테이터(44)의 세그먼트(44a, 44b)와 각각 결선된다. 이 커뮤테이터(44)는 대향하는 세그먼트(44a, 44c) 및 세그먼트(44b, 44d)가 각각 단락되어 같은 전위가 되도록 구성되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 편심 로터(R2)는 상기 자성체로 이루어지는 호상추(W2)에 의해서 자석(5)의 자극 경계 부분의 위치에 멈춰 있지만, 이 상태에서 통전하면 정, 부의 한 쌍의 브러시(88, 88)를 통해서 각 공심 전기자 코일(33, 33)에 화살표 방향으로 전류가 흐르고, 플레밍의 왼손 법칙에 의해서 도 11a에 도시된 바와 같이 오른쪽 방향으로 힘이 발생하여 회전한다.

커뮤테이터(44)와 편심 로터(R2)의 회전이 90도 진행되어 도 11b의 위치가 되면 각 공심 전기자 코일(33, 33)에 반대 방향으로 전류가 흐르지만 이들 코일에 대향하는 자석의 극도 뒤바뀌어 역시 플레밍의 왼손 법칙에 의해서 우측 방향으로 힘이 발생하므로 회전이 지속된다. 그리고 커뮤테이터(44)와 편심 로터(R2)의 회전이 더 90도 진행되고 도 11c의 180도에 위치하면 편심로터(R2)는 도 11a와 같은 회전동작을 취하게 된다.

상기 도 11a 내지 도 11c에 의해 판단할 수 있는 바와 같이 45도마다 브러시(88, 88)가 커뮤테이터(44)의 슬릿(SL1)에 있는 돌기상에 위치하여 세그먼트와 도통이 되지 않지만, 회전시에는 로터의 관성에 의해, 비통전시에는 상기 자성체로 이루어지는 호상추(W2)에 의해서 슬릿의 돌기에 정지되는 일이 없기 때문에 문제가 되지 않는다.

또 각 코일의 형상, 크기 등은 반드시 동일할 필요는 없고 커뮤테이터(44)의 각 세그먼트의 개각이나 브러시(88, 88)의 개각을 정확히 90도로 할 필요는 없다.

편심로터(R2)는 도 7에 도시된 바와 같이 1개의 공심 전기자 코일(33)을 구비하지만 회전 원리는 도 12a 내지 도 12c에 도시되는 것과 같게 된다.

진동 모터의 회전 원리를 설명하기 전에 결선 관계에 대해서 설명하자면 편심 로터(R3)의 공심 전기자 코일(3)의 권선개시와 권선종료단말은 각각 커뮤테이터(44)의 세그먼트(44a, 44b)에 각각 결선된다. 이 커뮤테이터(44)는 대향하는 세그먼트(44a, 44c) 및 세그먼트(44b, 44d)가 각각 단락되어 같은 전위가 되도록 구성되어 있다.

편심 로터(R3)는 상기 자성체로 이루어지는 호상추(W2)에 의해서 도 7에 도시된 자석(5)의 자극 경계 부분 위치에 멈추지만, 이 상태에서 통전하면 정, 부극 한 쌍의 브러시(88)를 통해서 공심 전기자 코일(3)에 화살표 방향으로 전류가 흐르고 플레밍의 왼손 법칙에 따라서 도 12a에서는 오른 쪽 방향에 힘이 발생해서 회전한다. 커뮤테이터(44)와 편심 로터(R3)의 회전이 90도 진행되어 도 11b와 같은 위치가 되면 이번에는 공심 전기자 코일(33)에 반대 방향으로 전류가 흐르지만, 이들 코일과 대향하는 자석의 자성도 뒤바뀌었기 때문에 역시 플레밍의 왼손 법칙에 따라 오른쪽 방향으로 힘이 발생하며 회전이 지속된다. 그리고 커뮤테이터(44)와 편심 로터(R2)의 회전이 더 90도 진행되며, 도 12c와 같이 180도의 위치가 되면, 위치는 다르나 도 12a와 같은 동작을 취하게 된다.

그리고 상기 도 12a 내지 12b에서 판단되듯이 여기서도 45도마다 브러시(88, 88)는 커뮤테이터(44)의 슬릿(SL1)에 있는 돌기상에 위치하여 세그먼트와 도통되지 않지만, 공심전기자 코일(33)이 비통전 상태에서 로터가 회전 시에는 로터의 관성과 자성체로 이루어지는 호상추(W2)의 자석의 누설 자속에 의해서 슬릿 부분에 정지되는 일은 없기 때문에 문제가 되지 않는다.

그리고 상기 자성체를 적어도 표면에 처리한 호상추(W2)는 구리 선을 자성 도금된 것을 예시했으나 자석이 직경 9mm 정도의 강한 네오짐 소결 자석이라면 대략 비중 7의 직경 0.3mm 정도의 가는 철사 등을 이용해도 좋다. 이 경우 편심량을 크게 만들기 위해서 호상돌출부를 포함해서 비중 6 내지 10 정도의 고비중 수지로 호상돌출부를 일체화시켜 추 중량을 보충시키는 것이 좋다.

또, 상기한 각 실시예는 모두 공심 전기자 코일을 중첩시키지 않도록 구성했지만, 얇게 해서 2층 이상으로 중첩시킬 수도 있다.

이 발명은 그 기술적 사상, 특징을 일탈하지 않고 다른 여러 실시예를 취할 수 있다. 이 때문에 상술한 실시예는 단순한 예시에 불과하며 한정적으로 해석되어서는 않된다. 본 발명의 기술적 범위는 특허 청구범위에 의해서 제시되는 것으로서 명세서 본문에는 구속되지 않는다.

본 발명은 상기와 같이 공심 전기자 코일을 줄여서 비용 절감을 꾀하면서 누설 자속 부분에 자성체로 이루어지는 추를 배치함으로써 공극을 희생하지 않으며 주자속의 손실을 없애고 확실히 최대 토크를 발생하는 위치에서 정동할 수 있다.

또한 보조적인 편심 증가 수단을 부가할 필요 없이 편심량을 크게 할 수 있는 로터와 상기 편심 로터를 이용함으로써 자석의 크기를 작게 하여 비용을 줄이고 진동을 크게 한 편평 코어리스 진동 모터를 얻을 수 있다.

구체적으로는 제 1항에 나타나는 바와 같은 과제 달성 수단으로 하면, 자성을 갖는 추는 자석 측면 주위부의 누설 자속을 받아 NS 자극의 경계 부분에 정확히 정지되므로 편심 로터는, 예를 들어 최대 토크를 발생시킬 위치에 정지될 수 있다. 따라서 기동이 용이하거니와 주자속에 배치되는 것이 아니므로 공극 손실도 발생하지 않게 되어 외주에 설치된 호상돌출부에 의하여 무게중심 위치가 바깥쪽이 되어 진동이 커진다.

제 2항에 나타나는 과제 달성 수단으로 하면, 공심 전기자 코일이 최대 토크를 발생시킬 수 있는 위치에 확실하게 홀드될 수 있다.

제 3항에 나타나는 과제 달성 수단으로 하면 구리 선에 자성 도금을 실시할 경우는 도금의 두께를 조정함으로써 정동 토크를 제어할 수 있다.

제 4항에 나타나는 과제 달성 수단으로 하면, 자성 분말을, 예를 들어서 폴리아미드 수지로 바인드된 것이 이용되므로 성형이 쉬워진다.

제 5항에 나타나는 과제 달성 수단으로 하면, 커뮤테이터에서 서로 인접한 세그먼트끼리가 슬릿 부분에서 브러시에서 단락되지 않도록 공지된 에칭 기술을 이용해서 커뮤테이터와 돌기가 용이하게 형성된다.

제 6항에 나타나는 과제 달성 수단으로 하면, 주자속을 희생하지 않고 공심 전기자 코일의 유효 도체부를 자석의 최대 자속 발생 위치에 정지시켜 둘 수 있으므로 기동이 쉬우며 자석의 크기도 줄일 수 있어서 비용 면에서도 유리하게 된다.

Claims (8)

1. 도넛 형상의 자석에 의해 생성된 자속에 노출된 정지위치 수단을 구비한 축방향 공극형 편심 로터에 있어서,

   중앙에 축지지부와, 공심 전기자 코일 마운팅면을 갖도록 확대 형성되며 일측에 편심되어 배치된 상기 공심 전기자 코일을 구비한 커뮤테이터;

   축방향으로 주자속을 갖는 상기 자석의 외주부 일부와 누설자속을 갖는 공극을 통하여 대향하여 일부가 배치되도록 상기 커뮤테이터의 외주로부터 돌출되고, 상기 공심전기자 코일과 인접되며, 상기 축지지부에서 상기 공심전기자 코일보다 더 멀리 배치된 호상돌출부; 및

   자성체로 구성되며, 상기 호상돌추부의 일부로서 배치된 호상추를 구비한 것을 특징으로 하는 축방향 공극형 편심 로터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 호상추는 상기 자석의 한 자극의 개각의 폭과 실질적으로 동일한 사이즈임을 특징으로 한 정지위치 유지수단을 구비한 축방향 공극형 편심 로터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 호상추는 표면에 자성 도금을 실시한 비중 7 이상의 금속체인 정지위치 유지수단을 구비한 축방향 공극형 편심 로터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 호상추는 자성 금속을 갖는 비중 7 이상의 수지체로 형성된 정지위치 유지수단을 구비한 축방향 공극형 편심 로터.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 커뮤테이터는 슬릿으로 분리된 복수개의 세그먼트를 구비한 인쇄배선판으로 형성되고, 상기 슬릿 내부에 길이방향의 인쇄배선으로 이루어진 무전극의 돌기가 마련되며, 상기 돌기의 양측에 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 정지위치 유지수단을 구비한 축방향 공극형 편심 로터.
6. 중심에 축지지부를 구비하며, 일측면에 적어도 적어도 1개의 공심전기자 코일을 중심으로부터 편재시켜 배치한 커뮤테이터; 축방향으로 주자속을 갖는 도넛 형상의 자석 외주의 일부와 누설자속을 갖는 공극을 통하여 서로 대향하여 일부가 배치되도록 상기 커뮤테이터의 외주로부터 돌출되고, 상기 공심전기자 코일과 인접되며, 상기 축지지부에서 상기 공심전기자 코일보다 더 멀리 배치된 호상돌출부; 및 상기 호상돌출부에 배치된 자성을 갖는 호상추를 더 구비하는 편심로터;

   상기 편심로터에 전력을 공급하는 한 쌍의 브러시;

   축방향 공극을 통하여 상기 편심로터와 마주하도록 함과 동시에 자력을 인가함으로써 상기 편심로터를 구동시키는 도넛형 자석; 및

   상기 호상돌출부가 상기 도넛형 자석의 외주부와 하우징 사이에 마련된 스페이스에 위치하도록 상기 편심로터를 격납하는 하우징을 구비하여 상기 호상추가 상기 도넛형 자석의 누설자속을 받도록 된 것을 특징으로 하는 축방향 공극형 진동 모터.
7. 삭제
8. 축방향의 상, 하방으로 방출하는 주자속을 가지며, 외주부로부터 반경방향 외측으로 방출하는 누설자속을 갖는 도넛형 자석; 및

   회전 가능한 편심 로터를 구비하며, 상기 편심로터는,

   커뮤테이터와,

   축방향을 통하여 상기 도넛형 자석과 대향하는 공심 전기자 코일과,

   반경방향의 공극을 통하여 상기 자석의 외주와 대향하도록 상기 커뮤테이터로부터 연장 설치된 호상돌출부와,

   상기 호상돌출부에 배치되며, 상기 도넛형 자석의 외주면과 대향하는 자성체를 구비한 호상추를 포함함을 특징으로 하는 축방향 공극형 진동 모터.