KR100616622B1 - 편평형 구동모터 - Google Patents

Abstract

출력, 기구적인 안정성, 및 구동특성을 향상시킨 편평형 구동모터가 제공된다.

상기 편평형 구동모터는, 내부에 일정공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 고정되고 원주방향으로 복수의 자극을 형성하는 마그네트를 구비하는 스테이터; 상기 하우징에 회전가능하도록 삽입되는 회전축, 상기 마그네트의 자화면과 대향하도록 상기 회전축에 고정되는 전기자, 및 상기 전기자와 전기적으로 연결되며 상기 회전축의 외주면상에 고정되는 정류자를 구비하는 로터; 및 상기 하우징에 결합되며 상기 회전축을 회전가능하도록 지지하는 고정캡과, 외부전원에 전기적으로 연결되고 상기 정류자와 접촉하도록 상기 고정캡에 고정되어 상기 전기자에 전원을 인가하는 브러쉬를 구비하는 전원인가수단;을 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 브러쉬와 정류자 사이의 접촉압력을 증가시켜 구동특성을 향상시키고, 회전부하의 발생을 방지함으로서 모터의 출력을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

전기자, 회전축, 정류자, 브러쉬, 편평형 구동모터

Description

편평형 구동모터{Flat type driving motor}

도 1은 종래의 편평형 구동모터를 도시한 것으로,

(a)는 분해 사시도이고,

(b)는 결합 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 편평형 구동모터의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 편평형 구동모터의 결합 단면도이다.

도 4는 도 3의 A-A를 따른 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10..... 스테이터 12..... 하우징

14..... 마그네트 30..... 로터

32..... 회전축 34..... 전기자

34a..... 상부기판 34b..... 전기자 코일

36..... 정류자 36a..... 정류편

50..... 전원인가수단 52..... 고정캡

52a..... 고정개구 54..... 브러쉬

54a..... 지지단 54b..... 접촉단

54c..... 절개부

본 발명은 편평형 구동모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브러쉬와 정류자의 접점구조를 개선하여 브러쉬와 정류자의 안정적인 접촉이 이루어지도록 함으로서 모터의 출력, 기구적인 안정성, 및 구동특성을 향상시킨 편평형 구동모터에 관한 것이다.

일반적으로 편평형 구동모터는 협소한 공간에서 대상물을 회전시키기 위해 그 형상을 납작하게 형성시킨 것으로, 그 사용범위는 광범위하다. 특히, 휴대용 전자제품등에 장착되어 휴대용 전자제품의 소형화를 구현함으로서 그 휴대성을 향상시키도록 사용된다.

상기와 같은 휴대용 전자제품 중 대표적인 것으로 휴대폰이 있는데, 휴대폰은 최근 그 기능이 점차 다양화 되어감에 따라 휴대폰 본래의 기능인 통화기능 이외에 카메라를 구비하여 사진이나 동영상을 촬영할 수 있는 기능을 추가적으로 구현하고 있다.

상기와 같은 목적으로 휴대폰에 장착되는 카메라는 사진이나 동영상의 촬영 시 사용자의 사용상 편의를 도모하기 위해 편평형 구동모터에 의해 회전가능하도록 휴대폰내에 설치된다.

한편, 상기와 같이 제한된 공간내에서 소형의 대상물을 회전시키는 용도로 사용되는 편평형 구동모터는 도 1a에 도시된 바와 같이 스테이터(110), 로터(130), 및 전원인가수단(150)으로 이루어져 있다.

상기 스테이터(110)는 내부에 일정공간을 형성하며 하부가 개방된 하우징(112)과 상기 하우징(112)의 상부 내측면에 고정되는 환형의 마그네트(114)로 구성된다. 이때, 상기 하우징(112)의 상부에는 상부 베어링홈(112a)이 형성되어 있고 그 중앙에는 상기 하우징(112)을 관통하는 관통홀(112b)이 형성되어 있으며, 상기 마그네트(114)는 원주방향으로 복수의 자극을 형성하도록 환형으로 형성되어 있다.

한편, 상기 하우징(112)내에서 회전하는 로터(130)는 회전축(132)과 전기자(134), 및 정류자(136)로 구성되어 있다. 상기 회전축(132)은 상기 관통홀(112b)에 삽입되어 상부 베어링홈(112a)에 삽입되는 상부 베어링(116)에 의해 그 상단부가 회전가능하도록 지지된다.

이때, 상기 회전축(132)에는 권취코일(134b)을 포함하는 전기자(134)가 고정되어 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 전기자(134)는 상부기판(134a) 상에 전기적으로 연결되어 고정된 권취코일(134b)을 포함하며, 상기 권취코일(134b) 및 상부기판(134a)을 합성수지로 몰딩하여 일체화시키도록 구성된다.

그리고, 상기 상부기판(134a)의 하면에는 정류자(136)가 부착되는데, 상기 정류자(136)는 일반적으로 다수개로 분할된 정류편(136a)으로 이루어진다. 상기 복수의 정류편(136a)들은 상부기판(134a)을 통해 상기 권취코일(134b)과 각각 전기적인 연결관계를 형성한다.

한편, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(112)의 하부에는 전기자(134)에 전원을 인가함으로서 상기 마그네트(114)와 전기자(134)의 상호작용에 의해 로터(130)에 회전이 발생되도록 하는 전원인가수단(150)이 고정된다.

즉, 전원인가수단(150)은 베이스(152)와 한쌍의 브러쉬(154)를 포함하고 있는데, 상기 베이스(152)는 상기 하우징(112)의 개방된 하부에 고정되며, 그 상면에는 외부전원과 연결되는 단자부(156a)가 형성된 하부기판(156)이 고정되어 있다.

그리고, 상기 하부기판(156)상에는 상기 하부기판(156)과 전기적으로 연결된 브러쉬(154)가 고정되어 있는데, 상기 브러쉬(154)는 베이스(152)가 하우징(112)의 하부에 결합될 때 상기 정류편(136a)과 접촉함으로서 상기 권취코일(134b)에 전원을 인가시키게 된다.

한편, 상기 베이스(152)의 하면에는 하부 베어링홈(152a)이 형성되어 상기 회전축(132)의 하단부를 회전가능하도록 지지하는 하부 베어링(118)이 삽입되어 고정된다.

따라서, 회전축(132)이 상부 베어링(116)과 하부 베어링(118)에 의해 하우징(112)내에서 회전가능하도록 지지됨으로서 상기 로터(130)는 하우징(112)내에서 스테이터(110)에 대해 회전가능하도록 구성된다. 미설명 부호 119는 와셔이다.

상기와 같이 구성된 종래의 편평형 구동모터는 정류자(136)의 정류편(136a)과 접촉하는 브러쉬(154)에 의해 전기자(134)의 권취코일(134b)에 전원을 인가시킴으로서 로터(130)가 회전하게 된다.

이때, 상기 브러쉬(154)는 상기 전기자(134)의 상단(134c)이 하우징(112)의 상부 베어링홈(112a)의 하면에 접촉하도록 상기 로터(130)의 하중을 회전축(132)의 축방향으로 지지하는 역할을 하게 된다.

한편, 모터의 구동특성은 상기 정류자(136)와 브러쉬(154)의 접촉상태에 따라 달라지게 되는데, 일반적으로 상기 브러쉬(154)와 정류자(136)의 접촉압력이 증가할수록 모터는 안정적으로 구동하게 된다.

그러나, 종래의 편평형 구동모터는 구동특성을 향상시키기 위해 브러쉬(154)와 정류자(136)의 접촉압력을 증가시키게 되면 상기 로터(130)의 회전부하가 증가하게 되어 결과적으로 상기 모터의 출력이 감소된다는 문제점이 발생하였다.

즉, 상기 브러쉬(154)와 정류자(136)의 접촉압력이 증가되면 회전축(132)상에 형성된 전기자(134)의 상단(134c)과 상기 상부 베어링홈(112a)의 하면과의 접촉 및 상기 정류자(136)와 브러쉬(154)의 접촉으로 인한 마찰력이 증가하여 모터의 출력이 감소되었다.

또한, 상기 한쌍의 브러쉬(154)와 정류자(136)의 접촉압력이 서로 상이한 경우 상기 회전축(132)의 회전시 불평등한 회전부하가 발생함으로서 모터의 구동특성리 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 로터의 회전시 회전부하를 발생시키지 않도록 브러쉬와 정류자의 접점구조를 개선하여 모터의 출력을 증가시킴과 동시에 그 기구적인 안정성 및 구동특성을 향상시킨 편평형 구동모터를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부에 일정공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 고정되고 원주방향으로 복수의 자극을 형성하는 마그네트를 구비하는 스테이터; 상기 하우징에 회전가능하도록 삽입되는 회전축, 상기 마그네트의 자화면과 대향하도록 상기 회전축에 고정되는 전기자, 및 상기 전기자와 전기적으로 연결되며 상기 회전축의 외주면상에 고정되는 정류자를 구비하는 로터; 및 상기 하우징에 결합되며 상기 회전축을 회전가능하도록 지지하는 고정캡과, 외부전원에 전기적으로 연결되고 상기 정류자와 접촉하도록 상기 고정캡에 고정되어 상기 전기자에 전원을 인가하는 브러쉬를 구비하는 전원인가수단;을 포함하는 편평형 구동모터를 제공한다.

바람직하게, 상기 전기자는 상기 정류자와 전기적으로 연결된 전기자코일을 포함하며, 상기 브러쉬는 상기 회전축의 외주상에 고정된 정류자와 탄성적으로 접촉하도록 상기 고정캡에 형성된 고정개구 내에 서로 대향하도록 삽입 고정될 수 있다.

또한, 상기 정류자는 분할된 복수개의 정류편으로 구성되어 있으며, 상기 브러쉬는 절곡되어 상기 고정캡의 개구내측면과 접촉하는 지지단과 상기 정류자와 접촉하는 접촉단을 구비하고 있다.

바람직하게, 상기 접촉단은 상기 정류자와의 접촉면적을 감소시키기 위한 절개부를 추가로 구비하고 있을 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 편평형 구동모터의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 편평형 구동모터의 결합 단면도이며, 도 4는 도 3의 A-A를 따른 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 편평형 구동모터는 스테이터(10), 로터(30), 및 전원인가수단(50)으로 이루어져 있다.

상기 스테이터(10)는 하우징(12)와 상기 하우징(12) 내에 고정되는 마그네트(14)를 구비하고 있다. 상기 하우징(12)은 내부에 일정공간을 형성하도록 중공의 원통형상을 가지며, 그 하부는 개방되어 있고 상부에는 베어링을 삽입시키기 위한 상부 베어링홈(12a)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 베어링홈(12a)의 중앙에는 상기 하우징(12)을 관통하는 관통홀(12b)이 형성되어 있다.

한편, 상기 마그네트(14)는 환형으로 형성되어 있을 수 있는데, 이때 상기 마그네트는 원주방향으로 복수의 자극을 형성하도록 자화되거나, 복수의 자극을 형성하도록 교대로 착자된 다수개의 마그네트편으로 구성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 스테이터(10)에 대해 회전하도록 구성되는 로터(30)는 회전축(32), 전기자(34), 및 정류자(36)를 구비하며 그 구조는 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(32)은 하우징(12)에 형성되는 관통홀(12b)에 삽입되어 회전가능하도록 지지된다.

즉, 상기 하우징(12)의 상부에 형성된 상부 베어링홈(12a)에는 상부 베어링(16)이 삽입되어 고정됨으로서 상기 회전축(32)의 상단이 상기 상부 베어링(16)에 의해 회전가능하게 지지된다.

이때, 상기 회전축(32)상에는 원판형의 접촉부재(19)가 고정되어 상기 상부 베어링홈(12a)의 하면과 접촉하게 됨으로서 회전축(32)은 하우징(12)의 축방향을 따라 상방향으로 움직이지 않도록 구성된다.

한편, 상기 회전축(32)의 중앙부에는 전기자(34)가 고정되어 있는데, 상기 전기자(34)는 모터에서 상기 마그네트(14)와의 상호작용으로 회전력을 발생시키는 부분으로 권취된 형상의 전기자 코일(34b)을 다수개 구비하고 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전기자(34)는 상부기판(34a) 상에 상부기판(34a)과 전기적으로 연결된 복수개의 전기자 코일(34b)을 배치하고 상기 상부기판(34a)과 전기자 코일(34b)이 일체를 이루도록 합성수지 등으로 몰딩된 구조로 이루어진다.

이때, 상기 전기자 코일(34b)과 직접 전기적으로 연결되거나 상기 상부기판(34a)을 통해 상기 전기자 코일(34b)과 전기적으로 연결되어 있는 정류자(36)가 상기 회전축(32)의 외주면상에 고정된다.

상기와 같이 회전축(32)의 외주면 상에 고정되는 정류자(36)는 도 2에 도시된 바와 같이 다수개로 분할된 정류편(36a)으로 이루어져 상술한 복수개의 전기자 코일(34b)과 전기적인 연결을 형성한다.

한편, 상기 하우징(12)의 개방된 하부에는 로터(30)의 전기자(34)에 전원을 인가하는 전원인가수단(50)이 결합되는데, 상기 전원인가수단(50)은 고정캡(52)과 상기 고정캡(52)에 고정되는 브러쉬(54)를 구비하고 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정캡(52)은 한쌍의 브러쉬(54)가 고정되기 위한 고정개구(52a)가 그 중앙에 일정깊이를 갖도록 형성되어 있다. 상기 고정개구(52a)의 중앙부에는 하부 베어링(18)이 안착되기 위한 하부 베어링홈(52b)이 형성되어 있다. 이때, 상기 고정캡(52)은 바람직하게 합성수지를 사출시켜 제작한 사출물로 구성되는 것이 바람작하다.

한편, 상기 고정캡(52)이 하우징(12)의 하부에 결합됨으로서 상기 하우징(12)과 전원인가수단(50)의 결합이 이루어진다. 이때 브러쉬(54)는 상기 회전축(32)의 외주면에 고정된 정류자(36)의 정류편(36a)과 접촉하고, 상기 회전축(32)의 하단은 상기 하부 베어링홈(52b)에 삽입되는 하부 베어링(18)에 의해 회전가능하도록 지지된다.

또한, 상기 정류자(36)의 하단이 하부 베어링(18)과 접촉함으로서 회전축(32)은 하우징(12) 내에서 그 축방향으로 움직이지 않도록 고정된다. 즉, 회전축(32), 전기자(34), 및 정류자(36)로 구성된 로터(30)의 하중은 상기 하부 베어링(18)에 의해 지지되도록 구성된다.

한편, 상기 도 4는 도 3의 A-A를 따른 단면도인데, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 한쌍의 브러쉬(54)는 상기 고정개구(52a)와 상기 회전축(32)의 외측면에 부착된 정류편(36a)과의 사이에서 절곡된 형태로 서로 마주보도록 배치된다.

즉, 상기 한쌍의 브러쉬(54)는 고정개구(52a)의 내측면과 접촉하는 지지단(54a)과 상기 정류편(36a)과 접촉하는 접촉단(54b)을 각각 구비하고 있으며, 상기 각각의 접촉단(54b)이 서로 마주보도록 상기 한쌍의 브러쉬(54)가 고정개구(52a)내에서 대향배치된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 마주보고 있는 접촉단(54b) 사이의 간격은 상기 회전축(32)의 외주상에 부착된 정류편(36a)의 외경보다 작도록 구성되며, 이로인해 접촉단(54b)와 정류편(36a)은 탄성적으로 접촉하게 된다.

이때, 접촉단(54b) 사이의 간격을 좁게함으로서 정류자(36)와 브러쉬(54) 사이의 접촉압력을 증가시켜 모터의 구동특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 접촉단(54b)에는 상기 정류자(36)의 정류편(36a)과의 접촉으로 인한 마모를 감소시키기 위해 상기 정류편(36a)과의 접촉면적을 감소시키는 절개부(54c)가 추가로 형성되어 있을 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 편평형 구동모터는 회전 대상물을 회전축에 연결시킴으로서 대상물에 회전력을 부여하는데, 이때 상기 브러쉬(54)가 로터(30)의 하중을 지지하지 않으며 단지 전원인가를 위해 정류자(36)의 정류편(36a)과 접촉만하도록 그 접점구조를 개선함으로서 상기 정류편(36a)과 브러쉬(54)의 접촉압력을 증가시키더라도 로터(30)에 회전부하를 발생시키지 않게 된다.

따라서, 브러쉬(54)와 정류자(36) 사이의 접촉압력을 증가시킴에 따라 회전부하에 의한 모터의 출력이 감소되지 않으므로 모터의 출력과 구동특성을 동시에 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 로터(30)의 회전축(32)을 상기 하우징(12)과 고정캡(52)에 설치되는 베어링에 의해 지지하게 되므로 구동시의 회전축(32)의 축방향 흔들림을 줄여 기구적인 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기 한쌍의 브러쉬(54)와 정류편(36a)의 접촉압력이 서로 상이하더라도 상기 회전축(32)에 불평등한 회전부하를 발생시키지 않는 구조이므로 구동특성이 향상되며, 조립시 한쌍의 브러쉬(54)와 정류자의 접촉압력을 균일하게 맞출 필요가 없으므로 조립이 용이해진다.

본 발명은 특정한 실시예와 관련하다 도시되고 설명되었지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 브러쉬와 정류자의 접점구조를 개선함으로서 브러쉬와 정류자 사이의 접촉압력 증가에 따른 회전부하의 발생을 방지함으로서 모터의 출력을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 한쌍의 브러쉬와 정류편의 접촉압력이 서로 상이하더라도 회전축에 불평등한 회전부하를 발생시키지 않으므로 그 구동특성을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 상기 로터의 회전축을 하우징과 고정캡에 설치되는 베어링에 의해 지지하게 되므로 구동시의 회전축의 축방향 흔들림을 줄여 기구적인 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 내부에 일정공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 고정되고 원주방향으로 복수의 자극을 형성하는 마그네트를 구비하는 스테이터;

   상기 하우징에 회전가능하도록 삽입되는 회전축, 상기 마그네트의 자화면과 대향하도록 상기 회전축에 고정되는 전기자, 및 상기 전기자와 전기적으로 연결되며 상기 회전축의 외주면상에 고정되는 정류자를 구비하는 로터; 및

   상기 하우징에 결합되며 상기 회전축을 회전가능하도록 지지하는 고정캡과, 외부전원에 전기적으로 연결되고 상기 정류자와 접촉하도록 상기 고정캡에 고정되어 상기 전기자에 전원을 인가하는 브러쉬를 구비하는 전원인가수단;을 포함하며,

   상기 브러쉬는 절곡되어 상기 고정캡의 개구내측면과 접촉하는 지지단과 상기 정류자와 접촉하는 접촉단을 구비하고 있음을 특징으로 하는 편평형 구동모터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전기자는 상기 정류자와 전기적으로 연결된 전기자 코일을 포함함을 특징으로 하는 편평형 구동모터.
3. 제 1항에 있어서, 상기 브러쉬는 상기 회전축의 외주상에 고정된 정류자와 탄성적으로 접촉하도록 상기 고정캡에 형성된 고정개구 내에 서로 대향하도록 삽입 고정됨을 특징으로 하는 편평형 구동모터.
4. 제 1항에 있어서, 상기 정류자는 분할된 복수개의 정류편으로 구성됨을 특징 으로 하는 편평형 구동모터.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 접촉단은 상기 정류자와의 접촉면적을 감소시키기 위한 절개부를 추가로 구비하고 있음을 특징으로 하는 편평형 구동모터.

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