KR100691798B1 - 편평형 브러시리스 진동모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브라켓의 내측에 구비되어 있는 인쇄기판에 권선코일과 구동IC를 소정의 위치에 배치하여 회전자의 원할한 회전을 위해 전자력을 공급하게 하고, 상기 구동IC는 회전자의 기동사점을 제거하기 위해 회전자를 토크발생 위치로 변위시킨 후 회전자를 구동시키는 기능이 내장되게 함으로써, 별도의 기동사점 제거 수단인 돌기를 갖는 자성체를 제거할 수 있어 부품수를 줄이게 하는 동시에 조립 및 제조공정을 간소화시키게 하고, 회전자가 기동이 어려운 위치에 있더라도 원할한 회전이 가능하여 모터 구동의 신뢰성을 향상시키는 편평형 브러시리스 진동모터를 제공하는데 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 회전자를 구성하는데 있어 사출수지로 회전자 요크와 편심을 발생시키는 고비중 웨이트와 영구자석을 견고하게 외주부까지 보강되도록 함으로써, 전체적인 제조공정의 간소화가 가능하게 되고, 동시에 외력으로부터 내구성을 향상시켜 제품의 신뢰도를 극대화시키는 편평형 브러시리스 진동모터를 제공하는데 있다.

진동모터, 브러시리스, 회전자, 웨이트, 요크, 자성분말, 구동IC, 메탈베어링, 사출수지, 영구자석

Description

편평형 브러시리스 진동모터{COIN TYPE BRUSHLESS VIBRATION MOTOR}

도 1은 본 발명을 설명하기 위해 편평형 브러시리스 진동모터에 대한 결합 상태를 보여주는 단면 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 회전자를 보여주는 구성 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 회전자의 저면을 보여주는 예시도,

도 4는 본 발명에 의해 실시하는 고정자를 개략적으로 보여주는 구성 예시도,

도 5는 본 발명에 따른 브라켓의 구조에 대한 다른 실시 예시도,

도 6은 본 발명에 의해 실시하는 편평형 브러시리스 진동모터 중에서 축 회전형 편평형 브러시리스 진동모터에 대한 결합 상태를 보여주는 단면 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,1-1 : 고정자 2,2-1 : 케이스

2a : 샤프트 안착부 3,3-1 : 브라켓

3a : 버링부 4,4-1 : 인쇄기판

5,5-1 : 권선코일 6,6-1 : 샤프트

7,7-1 : 구동IC 8 : 와셔

9 : 자성체 10,10-1 : 회전자

11,11-1 : 회전자 요크 12,12-1 : 웨이트

13,13-1 : 사출수지 14,14-1 : 메탈베어링

17,17-1 : 영구자석 21 : 메탈베어링 홀더

22 : 샤프트 고정부 23 : 사출수지 관통부

본 발명은 휴대폰 단말기와 같은 통신기기에 설치되어 사용자에게 진동을 전달하는 편평형 진동모터에 있어 전원을 공급하기 위한 수단으로 브러시를 사용하지 않고 구동IC를 사용하도록 하는 편평형 브러시리스 진동모터에 관한 것으로,

좀 더 상세하게는 모터의 외형을 이루는 케이스와 브라켓은 외력으로부터 모터 내부를 보호하도록 하고, 브라켓의 내측에 구비되어 있는 인쇄기판에 권선코일과 구동IC를 소정의 위치에 배치시켜 회전자의 원할한 회전을 위해 전자력을 공급하도록 하며, 상기 구동IC는 회전자의 기동사점을 제거하기 위해 회전자를 토크발생 위치로 변위시킨 후 회전자를 구동시키는 기능이 내장되게 함으로써, 별도의 기동사점 제거 수단인 돌기를 갖는 자성체를 제거할 수 있어 부품수를 줄여 조립 및 제조공정을 간소화시키도록 하고, 회전자가 기동이 어려운 위치에 있더라도 원할한 회전이 가능하게 하여 모터 구동의 신뢰성을 향상시키도록 하며, 회전자를 구성하는데 있어 사출수지로 회전자 요크와 편심을 발생시키는 고비중 웨이트와 영구자석을 견고하게 외주부까지 보강하게 하여 제조공정의 간소화를 이루도록 하는 동시에 외력으로부터 내구성을 향상시켜 전체적인 제품의 신뢰도를 극대화시키도록 하는 편평형 브러시리스 진동모터에 관한 것이다.

일반적으로, 통신기기 등에서 사용되고 있는 무음 착신장치는 편심을 갖는 회전자의 회전에 의해 진동을 발생시키는 진동모터로 크게 긴 원통형인 실린더 (Bar) 타입 진동모터와 편평형인 코인(Coin) 타입 진동모터가 있고, 또는 권선코일에 전원을 공급하는 브러시의 유무에 따라 브러시 타입 진동모터와 브러시리스 타입 진동모터로 분류된다.

이에, 상기 진동모터의 필수 구성요소인 영구자석의 위치를 센싱하기 위한 홀센서와 홀센서 신호에 따라 권선코일에 전류를 공급하는 구동IC가 고가이어서 현재 통신기기 등에 적용되는 예가 적으나, 점차적으로 고기능을 요하는 진동모터의 수요가 증가하게 되고, 고가인 통신기기에 장착되는 진동모터의 신뢰도를 극대화할 필요성이 제기되고 있는 실정이다.

종래의 편평형 브러시 진동모터는 브라켓 내측에 마련되어 있는 플렉시블 기판(Flexible PCB)의 외측 단자로부터 외부 전원이 인가되고 외부 단자와 도체로 연결되어 있는 내측단자에 납땜 고정되어 있는 한 쌍의 브러시를 통해 회전자의 인쇄회로기판 하면에 구비되어 있는 정류자와 직접 접촉하여 전자력을 발생시키는 권선코일에 전류를 통전하고 있는 것으로, 이는 브러시와 정류자가 직접 접촉하여 회전함으로 브러시와 정류자의 접촉면 마모가 불가피할 뿐만 아니라 브러시의 형상 및 정류자 표면 상태에 따라 브러시와 정류자의 접촉면 마모를 가속화시킴으로써 수명(Life Cycle)등의 내구성 시험에서 고장의 직접적인 원인으로 제공되고 있으며, 회 전자의 정류자 편간에 이물질이 발생되는 경우 양극과 음극의 쇼트가 발생되게 되고 이때 서지 전류의 유입에 의해 통신기기 및 브러시 진동모터의 소손이 발생되며, 브러시 텐션에 따라 정류자와의 마찰력 증가로 인해 기동전압을 상승시키는 문제점들이 발생되게 된다.

또한, 편평형 브러시 진동모터에서 브러시와 정류자의 마모를 줄이기 위해 인쇄회로기판 상에 인쇄저항이나 커패시터(Capacitor)를 삽입하여 수명(Life Cycle)등의 내구성을 높이고 있으나, 상기 브러시와 정류자의 마모를 저감하는데 한계가 있고, 제조공정에 있어서도 브러시를 납땜 고정하는데 어려움이 있으며, 브러시 높이에 따라 진동모터의 특성 편차가 발생됨으로 인해 브러시 높이의 정밀관리가 필요하게 되고, 공정 중에 작업자의 미숙으로 인해 브러시 형상이 변경되는 불량이 발생되는 등의 여러 문제가 있다.

한편, 상기의 브러시 진동모터의 구조적인 문제점들을 해결하기 위하여 편평형 브러시리스 진동모터가 제시되었으나, 이 또한 편평형 브러시 타입 진동모터 보다 전기적 특성 및 진동특성이 떨어지고, 회전자의 기동사점을 해결하기 위하여 돌기를 갖는 자성체를 브라켓 내측에 추가하여 설치하는 것이 필요로 하여 두께를 축소하는데 한계가 있으며, 케이스에 외력이 가해질 경우 특성이 변하는 등의 문제점이 있어 이를 해결하기 위해서는 구조가 복잡해지고 제조공정이 정교해야 되는 어려움이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제들로 인해 종래에 실시하고 있는 진동모터는 휴대폰 단말기를 소형화 및 경량화를 이루는데 어느 정도 한계가 있어 전체적인 생산성 및 경제성이 저하되는 동시에 휴대폰 단말기와 같은 통신기기의 가치를 최대화하지 못하고, 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극소화되는 문제점들이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래에 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 브라켓의 내측에 구비되어 있는 인쇄기판에 권선코일과 구동IC를 소정의 위치에 배치하여 회전자의 원할한 회전을 위해 전자력을 공급하게 하고, 상기 구동IC는 회전자의 기동사점을 제거하기 위해 회전자를 토크발생 위치로 변위시킨 후 회전자를 구동시키는 기능이 내장되게 함으로써, 별도의 기동사점 제거 수단인 돌기를 갖는 자성체를 제거할 수 있어 부품수를 줄이게 하는 동시에 조립 및 제조공정을 간소화시키게 하고, 회전자가 기동이 어려운 위치에 있더라도 원할한 회전이 가능하여 모터 구동의 신뢰성을 향상시키는 편평형 브러시리스 진동모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 회전자를 구성하는데 있어 사출수지로 회전자 요크와 편심을 발생시키는 고비중 웨이트와 영구자석을 견고하게 외주부까지 보강되도록 함으로써, 전체적인 제조공정의 간소화가 가능하게 되고, 동시에 외력으로부터 내구성을 향상시켜 제품의 신뢰도를 극대화시키는 편평형 브러시리스 진동모터를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 대해 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

즉, 본 발명은 고정자의 중심에 회전자를 지지하는 샤프트가 고정되어 있는 축고정형 편평형 브러시리스 진동모터에 있어서, 외형을 이루는 비자성의 케이스 및 브라켓과, 권선코일과 대면하여 자력을 공급하는 영구자석과, 상기 영구자석의 상면에 위치하여 자로를 형성하는 회전자 요크와, 상기 회전자 요크의 일면에 고정되어 편심을 발생시키는 고비중 웨이트로 구성되어 사프트에 지지되어 회전하는 회전자와, 상기 브라켓의 중심에는 샤프트의 일단이 고정 지지되도록 버링부가 형성되어 있고 상기 브라켓의 내측으로는 인쇄기판상에 복수 개의 권선코일과 상기 권선코일에 전류를 공급하는 구동IC가 소정의 위치에 배치하여 고정자를 구성하되, 상기 구동IC는 회전자의 기동사점을 제거하기 위해 회전자를 토크발생 위치로 변위시킨 후 회전자를 구동시키도록 이루어지는 것이다.

상기 회전자는 회전자 요크와 회전자 요크의 하면에 위치하는 영구자석과 상기 회전자 요크의 일측에 배치되는 고비중 웨이트와 상기 샤프트와 직접 접촉하도록 회전자의 중심에 배치되는 메탈베어링을 사출수지로 일체 성형하여 견고하게 보 강되도록 이루어지고, 상기 메탈베어링의 일단과 타단은 회전자가 상기 고정자의 버링부와 케이스 내측이 접촉할 시 메탈베어링의 일단과 타단이 용이하게 접촉되도록 상기 회전자의 평면 보다 돌출되게 이루어지며, 상기 회전자 요크의 상면 일측에 고정되어 있는 고비중 웨이트를 사출수지로 견고하게 보강하기 위해 반원형의 형상으로 형성시키고, 편심량을 증가시키기 위해 사출수지를 비중이 3이상으로 이루어지는 것이다.

상기 브라켓은 사출수지로 성형되어 이루어지고, 상기 브라켓의 내측에는 회전자의 영구자속과 흡인력이 발생되도록 하여 회전자의 떨림을 방지하도록 자성체를 구비하여 이루어지며, 상기 브라켓의 내측에는 코깅토크를 발생시키는 자성체를 갖도록 이루어진다.

상기 인쇄기판의 소정의 위치에는 회전자의 위치를 센싱하기 위한 홀센서가 납땜되어 구비될 수도 있고, 상기 구동IC에는 인쇄기판에 납땜되는 공정을 간소화시키기 위해 홀센서가 내장되어 이루어진다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 고정자의 중심에 회전자를 지지하는 샤프트가 고정되어 있는 축고정형 편평형 브러시리스 진동모터에 있어서, 외형을 이루는 비자성 케이스 및 브라켓과, 권선코일과 대면하여 자력을 공급하는 영구자석과, 상기 영구자석 상면에 위치하여 자로를 형성하는 회전자 요크와, 상기 회전자 요크 의 일면에 고정되어 편심을 발생시키는 고비중 웨이트 및 상기 회전자 요크의 중심이 고정자의 중심에 고정되는 샤프트에 지지되어 회전하는 회전자와, 상기 브라켓의 중심에는 샤프트를 지지하는 메탈베어링이 마련되어 있고 상기 브라켓의 내측으로는 인쇄기판상에 복수개의 권선코일 및 상기 권선코일에 전류를 공급하는 구동IC가 소정의 위치에 배치하여 고정자를 구성하되, 상기 구동IC는 회전자의 기동사점을 제거하기 위해 회전자를 토크발생 위치로 변위시킨 후 회전자를 구동시키도록 이루어지는 것이다.

상기 회전자는 회전자 요크와 상기 회전자 중심에 고정되어 있는 샤프트와 상기 회전자 요크 하면에 위치하는 영구자석과 상기 회전자 요크 일측에 배치되는 고비중 웨이트를 사출수지로 일체 성형하여 견고하게 보강되도록 이루어지고, 상기 회전자 요크의 상면 일측에 고정되어 있는 고비중 웨이트를 사출수지로 견고하게 보강하기 위해 회전자 요크에 사출수지 관통부를 마련하고 반원형 형상으로 형성하여 이루어진다.

상기 브라켓의 중심에는 메탈베어링이 지지 고정될 수 있는 홀더를 갖도록 사출수지로 일체 성형시켜 이루어지고, 상기 브라켓은 비자성체의 재질로 이루어지고 중심에는 메탈베어링을 고정시키는 홀더를 갖도록 이루어진다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예는 고정자의 중심에 회전자를 지지하는 샤프트가 고정되어 있는 축고정형 편평형 브러시리스 진동모터에 있어서, 외형을 이루는 케이스 및 브라켓과, 권선코일과 대면하여 자력을 공급하는 영구자석과, 상기 영구자석 상면에 위치하여 자로를 형성하는 회전자 요크와, 상기 회전자 요크 일면에 고정되어 편심을 발생시키는 고비중 웨이트 및 샤프트와 접촉 회전하도록 하는 메탈베어링을 사출수지로 일체 성형하여 견고하게 보강되도록 형성된 회전자와, 상기 브라켓의 중심에는 샤프트의 일단이 고정 지지되도록 버링부가 형성되어 있고 상기 브라켓의 내측으로는 인쇄기판상에 복수개의 권선코일과 상기 권선코일에 전류를 공급하는 구동IC가 소정의 위치에 배치하여 고정자를 구성하되, 상기 구동IC는 회전자의 위치를 센싱하는 홀센서가 내장되도록 이루어지는 것이다.

상기 회전자 요크 하면의 영구자석과 회전자 요크 상면 일측의 고비중 웨이트가 사출수지로 외주부까지 보강되기 위해 반원형 형상으로 이루어진다.

한편, 본 발명을 실시하고 있는 편평형 브러시리스 진동모터의 구성에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 첨부도면 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 발명을 설명하기 위해 편평형 브러시리스 진동모터에 대한 결합 상태를 보여주는 단면 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 회전자를 보여주는 구성 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 회전자의 저면을 보여주는 예시도이고, 도 4는 본 발명에 의해 실시하는 고정자를 개략적으로 보여주는 구성 예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 브라켓의 구조에 대한 다른 실시 예시도이고, 도 6은 본 발명에 의해 실시하는 편평형 브러시리스 진동모터 중에서 축 회전형 편평형 브러시리스 진동모터에 대한 결합 상태 를 보여주는 단면 구성도를 나타낸 것이다.

즉, 본 발명은 축이 고정자에 고정되어 있는 축 고정형 브러시리스 진동모터와 축이 회전자에 고정되어 회전자와 같이 회전하는 축 회전형 브러시리스 진동모터 모두에 해당되는 것으로, 먼저 축 고정형 브러시리스 진동모터는 크게 회전자 (10), 고정자(1) 및 케이스(2)로 구성되어 이루어진다.

이에, 상기 케이스(2)는 편평형 브러시리스 진동모터에서 사용하는 비자성 재질로 이루어진 것으로, 이는 자성을 갖는 회전자(10)가 회전하여 진동을 발생시키는 브러시리스 진동모터에서 비자성체가 아닌 자성체로 이루어져 사용할 경우에 회전자 요크(11)의 하면에 위치된 영구자석(17)에서 발생하는 자속이 투자율이 큰 요크에 집중되게 된다.

이때, 상기 회전자 요크(11)와 케이스(2) 사이의 에어갭을 통해 투자율이 높은 자성체 케이스와 폐루프를 형성함으로써, 고정자(1)에 배치되는 권선코일(5)을 관통하는 유효자속을 현저히 떨어뜨려 충분한 회전력을 발생시킬 수 없고, 이에 따른 영구자석(17)을 갖는 회전자(10)와 케이스(2) 사이에 항상 흡인력이 발생되어 원할한 회전이 어렵기 때문에 비자성제를 사용하여 권선코일(5)에 공급되는 유효자속을 크게 하도록 하고 있는 것이다.

상기의 비자성체 케이스(2)의 중심에는 고정자(1)에 고정되는 샤프트(6)의 일단이 안착될 수 있도록 홈 또는 홀과 같이 형성된 샤프트 안착부(2a)가 구비되어 있고, 상기 회전자(10)의 회전 시 소음을 방지하고 원할한 회전을 위한 폴리에틸렌 수지와 같은 부재가 회전자(10)의 상면과 대면하여 접착 고정되거나 와셔와 같은 부재를 삽입하여 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 케이스(2)를 고정자(1)의 브라켓(3)과 조립 고정시키기 위해서, 상기 케이스(2)의 끝단부와 브라켓(3)의 끝단부와의 억지끼움 상태에서 용접 또는 코킹(Caulking) 작업에 의해 조립 고정시킬 뿐만 아니라 상기 케이스(2)의 끝단부에서 돌출하는 귀부를 형성시켜 브라켓(3)에 접힘 고정되도록 이루어질 수 있는 것이다.

상기의 고정자(1)는 브라켓(3), 샤프트(6), 인쇄기판(4), 권선코일(5) 및 구동IC(7) 등으로 이루어져 회전자(10)를 지지하게 되고, 외부 단자로부터 전원을 공급받아 회전자(10)의 영구자석(17) 위치에 따라 권선코일(5)에 전류를 통전하도록 하여 원할한 회전이 가능하도록 이루어지는 것이다.

그리고, 상기의 브라켓(3)은 회전자(10)의 원할한 회전이 가능하도록 케이스 (2)와의 공간을 형성하고 외형을 이루며, 모터 외경보다 돌출되는 귀부를 형성하여 외부 단자와 결선하는데 용이하도록 단자 받침부(3b)를 형성시켜 이루어진다.

이때, 상기 브라켓(3)의 중심에는 버링부(3a)를 형성하여 회전자(10)와 접촉 지지하는 샤프트(6)의 일단이 압입 고정되도록 이루고, 샤프트(6)의 외측으로는 인쇄기판(4)이 정확하고 용이하게 배치될 수 있도록 인쇄기판(4)의 외경과 일치되도록 단차진 상태로 형성시키며, 브라켓(3)의 재질은 비자성체 또는 연자성체를 필요에 따라 선택적으로 채택하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 사출수지로 성형하여 형성하는 것도 가능하다.

즉, 상기 브라켓(3)의 재질이 강자성체일 경우에는 회전자(10)에 형성된 영 구자석(17)와의 과도한 흡인력 또는 언발란스 흡인력이 발생되어 기동전압이 상승하게 되고 편심을 갖는 회전자(10)의 회전 시 메탈베어링(14)의 마모를 가속화시켜 내구성을 떨어뜨리기 때문에 브라켓(3)의 재질을 비자성체 또는 연자성체로 이루는 것이 바람직하다.

미 설명부호 16은 메탈베어링(14)을 안정적으로 지지하기 위한 보강부를 나타낸 것이다.

만약에, 상기 영구자석(17)의 자력 세기가 약할 경우에는 브라켓(3)과의 흡인력이 크지 않기 때문에 권선코일(5)에서 발생되는 전자기력의 세기를 크게 할 목적으로 브라켓(3)의 재질을 강자성체를 사용하는 것이 가능하다.

이에 대한, 상기 브라켓(3)의 재질을 연자성체로 사용할 경우에 회전자(10)의 회전 시 발생하는 부상력 보다 다소 큰 영구자석과의 흡인력이 발생되게 되어 회전자(10)의 회전을 원활하게 하여 모터 특성의 편차를 줄일 수 있고, 브라켓(3)의 재질을 비자성체로 이루어지게 한 다음 철편으로 이루어진 자성체(9)를 브라켓 (3)의 내측 상면에 구비시키면 상기와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있고, 상기 브라켓(3)을 사출수지로 성형하고 중심부에 샤프트(6)를 고정할 수 있는 홀더를 형성하여 홀더 외측으로 인쇄기판(4)이 접착 고정하도록 고정자(1)를 형성하는 것도 가능하나 고정자(1)의 두께가 금속재질을 사용하는 것보다 두꺼워지는 문제가 있다.

상기 샤프트(6)는 일단이 브라켓(3)의 버링부(3a)에 압입 고정되어 회전자 (10)를 회전 지지시키고, 샤프트(6)의 타단은 케이스(2) 내측에 형성된 샤프트 안착부(2a)에 안착되어 케이스(2)를 지지함으로써 외부의 충격과 같은 외력이 케이스 상단에 가해지더라도 케이스(2)의 변형을 막는 동시에 회전자(10)에 외력이 전달되는 것을 방지시켜 전체적으로 회전자(10)의 원할한 회전이 가능하게 된다.

그리고, 상기의 인쇄기판(4)은 브라켓(3)의 내측 상면에 위치되어 모터 외부 전원으로부터 모터 외경에서 돌출되어 있는 외부단자로 전원을 인가 받아 권선코일 (5)까지 전원을 공급하도록 내부 회로 결선된 것으로, 이는 브라켓(3)의 강도가 충분할 경우에 두께가 얇은 플레시블기판(F-PCB)을 사용하는 것이 바람직하고, 브라켓(3)의 강도가 약하거나 구동IC(7) 등을 리플로우 납땜할 시 인쇄회로기판의 변형이 발생될 수 있어 이때 하드기판과 같은 경도가 큰 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 복수의 권선코일(5)은 외부 전원을 인가받고 내부 회로 결선되어 있는 인쇄기판(4) 상에 구동IC(7)와 서로 중첩되지 않도록 납땜 고정되는 것으로, 이는 구동방식(단상 유니폴라, 단상 바이폴라, 2상 유니폴라 등)에 따라 코일 폭 및 코일피치가 결정된다.

이때, 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이, 편평형 진동모터와 같이 외경 및 두께가 작은 모터에 적용되는 경우에는 구동IC(7) 등을 배치할 수 있는 공간이 협소함으로 인해 인쇄기판(4) 상에 2개의 권선코일(5)을 기계각으로 180°이격시켜 구동IC(7)가 배치될 공간을 마련하게 된다.

상기와 같이, 2개의 권선코일(5)을 직렬로 결선하고 양극의 전류와 음극의 전류를 교대로 통전시키는 단상 바이폴라 방식이 주로 사용하나 단상 바이폴라 구동방식을 적용하는데 있어 양극의 전류와 음극의 전류가 바뀌는 구간에서는 회전력이 현저히 감소하여 회전자(10)의 구동 편차가 증가하게 되고 심하게는 구동이 되지 않는 불량이 발생됨으로 코일피치를 조절하거나 상기 철편과 같은 자성체(9)를 브라켓(3)의 내측 상면에 위치시키는 것과 같은 형태로 코깅토크 발생수단을 마련하는 것이 필요하다.

상기 양극의 전류와 음극의 전류가 바뀌는 구간 또는 회전력이 현저히 저하되는 구간에서도 기동편차를 줄여 회전자(10)의 원할한 회전을 위하여 상기 구동IC (7) 자체에 프로그램을 내장하여 기동사점을 없앨 수 있도록 이루어진다.

즉, 상기 고정자(1)의 권선코일(5)과 상대위치에서 회전자(10)의 위치가 전류의 극이 바뀌는 구간에 위치할 경우나 회전력이 현저하게 저하되는 구간에 위치될 때 회전력이 크게 발생될 수 있는 구간으로 회전자(10)가 이동하도록 양극의 전류와 음극의 전류를 교번하여 고정자(1)의 권선코일(5)에 인가하고 큰 회전력이 발생될 수 있는 위치로 변위된 것을 확인한 후 정상 전류를 흘려주도록 하여 회전자 (10)의 회전 시 발생되는 관성으로 회전력 감소구간을 극복하도록 하는 기능을 구동IC(7)에 프로그램화 한 것이다.

한편, 편평형 브러시 진동모터에서 전류의 극을 전환하여 코일에 전류를 공급해주는 역할을 수행하는 한 쌍의 브러쉬와 정류자의 기능을 편평형 브러시리스 진동모터에서는 구동IC(7) 및 홀센서(미도시)가 대신하는 것으로, 상기 홀센서는 회전자(10)의 위치를 센싱하여 구동IC(7)에 신호를 전달하게 되고, 이때 전류의 극을 전환하는 구간을 알려주는 역할을 수행하게 되며, 상기 구동IC(7)는 홀센서로부터 입력된 신호로 해당 권선코일(5)에 적절한 전류를 공급하도록 역할을 수행하게 된다.

이에 대한, 상기의 홀센서는 권선코일(5)과 중첩되지 않도록 이루어지고, 회전자(10)의 영구자석 극수 및 권선코일(5)의 피치를 고려한 상대 위치의 인쇄기판 (4)상에 납땜 고정하는 것이 가능하게 되고, 상기의 구동IC(7)에 내장시키는 것도 가능하다.

이때, 상기 구동IC(7) 내부에 홀센서가 내장되게 되면 홀센서의 납땜 공정이 생략되어 전체적인 작업 및 조립공정이 간소화 되고, 이로 인해 상기 구동IC(7)를 모듈화시키는 장점이 있으나 상기 회전자(10)의 영구자석과 권선코일(5)의 상대위치에 납땜 고정되어야 함으로 약간의 공간이 제약을 받을 수 있다.

상기의 고정자(1)의 권선코일(5)과 대면하며 샤프트(6)에 지지되어 회전하는 회전자(10)는 사출수지(13)에 의해 회전자 요크(11), 고비중 웨이트(12), 메탈베어링(14) 및 영구자석(17)을 일체 성형하여 형성시키게 되고, 이는 상기 회전자 요크 (11)에 고비중 웨이트(12), 영구자석(17) 및 메탈베어링(14)을 포인트 용접하여 고정지지할 수 있으나 별도의 용접공정이 필요하여 제조공정이 복잡해지고 외부에서 외력이 발생될 경우 부품의 이탈 또는 파손이 발생될 염려가 있기 때문에 사출수지 (13)로 견고하게 보강하여 회전자(13)를 형성시키게 되는 것이다.

상기의 사출수지(13)로 일체 성형하여 형성되는 회전자(10)의 고비중 웨이트 (12)는 텅스텐과 같이 비중이 높은 중량체로 상기 회전자 요크(11)의 일면에 위치되어 회전자(10)에 편심을 발생시켜 회전 시 진동을 발생시키는 것으로, 이는 회전자 요크(11)의 형상에 따라 진동모터의 외경이 상대적으로 작은 경우에는 회전자 요크(11)의 상면 외측으로 배치될 수 있고, 또는 모터의 외경이 크고 두께가 제한적일 경우에는 회전자 요크(11)의 하면 외측에 배치되어 편심을 증가시키고 공간 활용도를 높일 수 있게 된다.

또한, 상기 회전자 요크(11)의 외주에 내측으로 향하는 오목부를 형성하고 고비중 웨이트(12)를 돌출 성형하여 요크의 오목부를 관통하도록 형성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 회전자 요크(11)의 하면에 배치되는 링형상의 영구자석(17)은 고정자(1)의 권선코일(5)에 자력을 공급함으로써, 상기 권선코일(5)에서 발생하는 전자력과의 흡인력 및 반발력으로 회전자(10)를 회전시키는 역할을 하는 것으로 영구자석(17)을 이루는 자성 재료에 따라 자석의 세기를 결정할 수 있다.

이와 같이, 상기의 고비중 웨이트(12)를 고정 지지하는 회전자 요크(11)는 회전자(10)의 골격을 이루는 동시에 철심과 같은 자성체의 재질로 영구자석(17)에서 발생되는 자속의 자로를 형성하는 역할을 수행하는 것으로, 이 회전자 요크(11)의 중심에는 메탈베어링(14)이 사출수지로 보강되어 지지될 수 있도록 관통홀이 마련되어 있다.

상기 메탈베어링(14)은 오일이 함유되어 있어 샤프트(6)와 접촉 마찰력을 감소시켜 소음과 마모를 줄일 수 있도록 한 것으로, 상기 메탈베어링(14)의 하면을 회전자(10)의 하면 보다 돌출시켜 버링부(3a) 상면에 삽입되어 있는 와셔(8)와 직접 접촉되게 지지 회전되도록 함으로써, 회전자(10)의 원할한 회전이 가능하게 되고, 상기 메탈베어링(14)의 상면도 회전자(10)의 상면 보다 돌출되게 이루어 회전 자(10)의 회전 시 케이스(2) 내측에 마련되어 있는 폴리에틸렌과 같은 소음방지 부재(2b)와 직접 접촉할 경우에 소음 및 부하의 변화를 최소화시킬 수 있는 것이다.

상기 메탈베어링(14)을 제거하고 오일이 함유된 사출수지 등으로 샤프트(6)와 접촉 회전하도록 회전자(10)를 형성할 수도 있으나, 이는 장기간 회전할 경우 오일의 비산으로 마모가 발생되어 회전자(10)의 마찰력을 증가시킴으로써 회전수의 저하 및 기동전압의 상승을 야기하는 것으로 부품수를 줄일 수는 있으나 모터의 신뢰도를 저하시킬 수 있다.

상기 회전자(10)는 일면에 고비중 웨이트(12)가 접착 고정되고 영구자석(17)이 접착 고정된 회전자 요크(11)를 사출금형에 안착시킨 후에 메탈베어링(14)과 동시에 사출수지(13)로 일체 성형하여 형성시키되, 편심을 발생시키는 고비중 웨이트 (12) 및 영구자석(17)의 이탈을 미연에 방지시키기 위해 고비중 웨이트(12)의 일부 또는 외측면까지 보강되도록 형성시키고, 상기 메탈베어링(14)의 단차부 및 외경까지 견고하게 보강하여 자유낙하 등의 충격에서 회전자(10)와의 분리되는 현상을 미연에 방지시키고 있다.

또한, 상기 회전자(10)를 일체 성형하는데 있어 편심을 발생시키는 고비중 웨이트(12)를 보강하는 사출물의 형상을 반원형으로 형성하고, 사출수지(13)의 비중을 크게 하면 회전자(10)의 무게를 증가시키는 동시에 고비중 웨이트(12)에 의해 발생되는 편심량이 부가되어 전체적인 편심량의 증가로 외경 및 두께가 축소되더라도 진동력의 저감이 최소화되고 체감 진동을 크게 할 수 있으나, 상기 사출수지의 비중이 3이하인 경우에는 사출 성형이 좋으나 편심량 증가의 효과가 적고, 비중이 12이상인 사출수지는 사출 성형성이 떨어지는 문제가 있기 때문에 사출 조건 및 회전자의 형상에 따라 결정하는 것이 바람직하다.

첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이, 이는 본 발명에 의해 실시하는 편평형 브러시리스 진동모터의 다른 실시예로서, 이는 회전자의 중심에 샤프트가 고정되어 회전하는 축 회전형 편평형 브러시리스 진동모터에 관한 것으로, 상기에서 설명하고 있는 축 고정형 브러시리스 진동모터에서 적용되고 있는 것과 대비하였을 때 케이스(2-1)는 동일하나 고정자(1-1)는 브라켓(3-1), 인쇄기판(4-1), 권선코일(5-1), 메탈베어링(14-1) 및 구동IC(7-1) 등으로 구성되어 있고, 회전자(10-1)의 샤프트 (6-1)가 회전되도록 지지하는 메탈베어링(14-1)이 고정자(1-1)에 위치되어 있는 차이와 회전자(10-1)에서는 사프트(6-1)가 고정되어 회전자(10-1)와 같이 회전되도록 이루어진 차이가 있는 것이다.

또한, 상기 고정자(1-1)는 기본 구성에 있어 권선코일(5-1), 인쇄기판(4-1), 구동IC(7-1) 및 홀센서는 상기에서 설명된 축 고정형 브러시리스 진동모터의 기본 구성과 동일하나 모터의 외형을 이루는 브라켓(3-1)에 있어 중심에 샤프트(6-1)를 고정하기 위한 버링부 대신에 샤프트(6-1)와 접촉 회전이 가능하도록 메탈베어링 (14-1)이 압입되도록 홀더(21)가 형성되어 있고, 상기 샤프트(6-1)의 일단과 접촉하여 회전 가능하도록 홀더(21) 내측은 내마모성이 좋고 샤프트(6-1)의 일단을 지지 가능하도록 막혀져 있는 상태로 형성되게 된다.

즉, 상기 브라켓(3-1)은 사출수지(13-1)로 일체 성형하여 형성하는 경우에는 메탈베어링(14-1)의 홀더(21) 및 샤프트(6-1) 일단의 지지구조를 용이하게 형성할 수 있으나 브라켓(3-1)의 두께를 얇게 유지하는데 어려운 문제가 있고, 상기 브라켓(3-1)의 재질을 비자성체 또는 연자성체를 사용하는 경우에는 브라켓(3-1)의 두께를 얇게 유지하는데 장점이 있으나 메탈베어링(14-1)을 고정하기 위한 홀더(21) 및 샤프트(6-1) 일단의 지지구조를 형성하는데 어려움이 있어 별도의 브시(bush)가 구비될 수도 있게 된다.

이때, 상기 브라켓(3-1)의 재질이 비자성체의 금속 또는 사출수지인 경우에는 샤프트(6-1)가 고정되어 있는 회전자(10-1)와 케이스(2-1) 및 고정자(1-1) 사이의 유격으로 인하여 회전 시 떨림 또는 브라켓(3-1)이 위로 향하게 되어 중력에 의한 회전자(10-1)의 쏠림으로 부하 변동이 발생되게 되는 회전수 등의 특성편차를 방지하기 위해서 브라켓(3-1)의 내측 상면에 자성체(9)를 삽입하는 것이 바람직하게 되고(첨부도면 도 5 참조), 상기 브라켓(3-1)의 재질이 연자성체의 금속인 경우에는 별도의 자성체를 브라켓에 삽입하지 않더라도 자성체를 삽입한 것과 동일한 효과를 기대할 수가 있다.

상기의 회전자(10-1)는 기본 구성에 있어 권선코일(5-1)에 자력을 공급하는 영구자석(17-1)과 상기 영구자석(17-1)에서 발생되는 자속의 자로를 형성하는 회전자 요크(11-1)와 상기 회전자 요크(11-1)의 일측에 고정되는 편심을 발생시키는 고비중 웨이트(12-1)는 축 고정형 브러시리스 진동모터의 기본 구성과 동일하나 상기 회전자 요크(11-1)의 중심에 마련되어 있는 샤프트 고정부(22)와 상기 샤프트 고정부(22)에 고정되어 회전자(10-1)와 동시에 지지 회전되도록 이루어진 샤프트(6-1)의 구성에서는 차이가 있다.

즉, 상기 회전자 요크(11-1)의 하면에는 권선코일(5-1)에 자력을 공급하는 영구자석(17-1)이 고정되어 있고, 상기 회전자 요크(11-1)의 일면에는 편심을 발생시키는 고비중 웨이트(12-1)가 고정되어 있으며, 상기 회전자 요크(11-1)의 중심에는 샤프트(6-1)의 일단이 입입되도록 샤프트 고정부(22)가 마련되어 있어 샤프트 (6-1)를 회전자(10-1)에 고정되게 하여 샤프트(6-1)의 타단이 고정자(1-1)의 메탈베어링(14-1)에 회전 지지되게 된다.

또한, 상기 회전자(10-1)를 사출수지(13-1)로 견고하게 일체 성형하여 형성하는데 있어, 상기 회전자 요크(11-1)에 사출수지 관통부(23)를 마련하여 회전자 요크(11-1)의 상면에서 하면으로 또는 하면에서 상면으로 사출수지(13-1)가 유입되어 영구자석(17-1)과 고비중 웨이트(12-1)를 견고하게 보강되도록 이루어지고, 상기 샤프트(6-1)가 회전자 요크(11-1)의 샤프트 고정부(22)에 고정된 상태에서 사출수지로 일체 성형되는 것이 가능하여 샤프트(6-1)의 이탈 및 직각도 트러짐에 대한 보정이 가능함으로 인해 회전자(10-1)의 신뢰도를 향상시킬 수가 있는 것이다.

또한, 상기의 회전자(10-1)를 형성하는데 있어 영구자석(17-1)과 고비중 웨이트(12-1)를 사출수지(13-1)로 일체 성형하여 형성한 후에 중심에 샤프트(6-1)가 고정된 회전자 요크(11-1)를 회전자(10-1)의 성형물 상면에 접착 고정하고, 상기 샤프트(6-1)가 성형물로 관통되도록 이루어져 고정자(1-1)에 지지되는 회전자(10-1)를 형성할 수 있으나, 이는 회전자 요크(11-1)와 샤프트(6-1)까지 일체 성형한 회전자(10-1) 보다 내구성이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 상기 회전자(10-1)에 고정되어 있는 샤프트(6-1)가 회전자(10-1)와 동 시에 회전함으로 인해 회전자(10-1)의 상면은 케이스(2-1)와 소정의 유격이 유지되어 외력에 의한 케이스(2-1)의 미소 변형이 발생되더라도 케이스(2-1)와의 접촉에 의해서 특성변화가 없게 되고, 상기 고정자(1-1)의 메탈베어링(14-1)과 대면하는 회전자(10-1)의 하면도 고정자(1-1)와 소정의 유격을 갖도록 이루어져 있기 때문에 직접적인 접촉을 피할 수 있게 되고 이로 인한 회전 마찰력의 감소와 소음이 저감될 수 있으며, 한편으로는 고정자(1-1)의 메탈베어링(14-1)과 회전자(10-1)의 하면이 간접 접촉이 되도록 와셔가 삽입될 수가 있다.

상기에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명은 브라켓의 내측에 구비되어 있는 인쇄기판에 권선코일과 구동IC를 소정의 위치에 배치하여 회전자의 원할한 회전을 위해 전자력을 공급하고, 상기 구동IC는 회전자의 기동사점을 제거하기 위해 회전자를 토크발생 위치로 변위시킨 후 회전자를 구동시키는 기능을 내장하여 회전자의 원할한 구동이 가능하게 하는 효과와, 모터의 기동 특성 편차를 줄여 모터 구동의 신뢰성이 향상되는 효과와, 별도의 기동사점 제거 수단인 돌기를 갖는 자성체가 설치되지 않아도 회전자의 기동이 가능하게 되는 효과와, 기동사점 제거 수단이 불필요 하여 부품수가 줄어 들고 제조공정이 간소화되어 제조비용이 절감되는 효과와, 회전자를 구성하는데 있어 사출수지로 회전자 요크와 편심을 발생시키는 고비중 웨이트와 영구자석을 견고하게 외주부까지 보강되게 하여 제조공정의 간소화가 이루어지는 동시에 외력으로부터 내구성이 향상되는 효과로 인해 전체적인 편평형 브러시리스 진동모터에 대한 신뢰도가 극대화되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있다.

Claims (16)

1. 외형을 이루는 비자성의 케이스 및 브라켓, 권선코일과 대면하여 자력을 공급하는 영구자석, 상기 영구자석의 상면에 위치하여 자로를 형성하는 회전자 요크, 상기 회전자 요크의 일면에 고정되어 편심을 발생시키는 고비중 웨이트로 구성되어 고정자의 중심에 고정되는 사프트에 지지되어 회전하는 회전자, 상기 브라켓의 중심에는 샤프트의 일단이 고정 지지되도록 버링부가 형성되어 있고 상기 브라켓의 내측으로는 인쇄기판상에 복수 개의 권선코일과 상기 권선코일에 전류를 공급하는 구동IC가 소정의 위치에 배치하여 고정자를 구성하되, 상기 구동IC는 회전자의 기동사점을 제거하기 위해 회전자를 토크발생 위치로 변위시킨 후 회전자를 구동시키도록 하는 축고정형 편평형 브러시리스 진동모터에 있어서,

   상기 회전자는, 회전자 요크와 회전자 요크의 하면에 위치하는 영구자석과 상기 회전자 요크의 일측에 배치되는 고비중 웨이트와 상기 샤프트와 직접 접촉하도록 회전자의 중심에 배치되는 메탈베어링을 사출수지로 일체 성형하여 견고하게 보강되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 메탈베어링의 일단과 타단은 회전자가 상기 고정자의 버링부와 케이스 내측이 접촉할 시 메탈베어링의 일단과 타단이 용이하게 접촉되도록 상기 회전자의 평면 보다 돌출되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 회전자 요크의 상면 일측에 고정되어 있는 고비중 웨이트를 사출수지로 견고하게 보강하기 위해 반원형의 형상으로 형성시키고, 편심량을 증가시키기 위해 사출수지를 비중이 3이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
5. 제1항에 있어서,

   상기 브라켓은 사출수지로 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   상기 브라켓의 내측에는 회전자의 영구자속과 흡인력이 발생되도록 하여 회전자의 떨림을 방지하도록 자성체를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
7. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   상기 브라켓의 내측에는 코깅토크를 발생시키는 자성체를 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
8. 제1항에 있어서,

   상기 인쇄기판의 소정의 위치에는 회전자의 위치를 센싱하기 위한 홀센서가 납땜되어 구비되는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
9. 제1항에 있어서,

   상기 구동IC에는 인쇄기판에 납땜되는 공정을 간소화시키기 위해 홀센서가 내장되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
10. 외형을 이루는 비자성 케이스 및 브라켓, 권선코일과 대면하여 자력을 공급하는 영구자석, 상기 영구자석 상면에 위치하여 자로를 형성하는 회전자 요크, 상기 회전자 요크 의 일면에 고정되어 편심을 발생시키는 고비중 웨이트가 장착되며 상기 회전자 요크의 중심이 고정자의 중심에 고정되는 샤프트에 지지되어 회전하는 회전자, 상기 브라켓의 중심에는 샤프트를 지지하는 메탈베어링이 마련되어 있고 상기 브라켓의 내측으로는 인쇄기판상에 복수개의 권선코일 및 상기 권선코일에 전류를 공급하는 구동IC가 소정의 위치에 배치하여 고정자를 구성하되, 상기 구동IC는 회전자의 기동사점을 제거하기 위해 회전자를 토크발생 위치로 변위시킨 후 회전자를 구동시키도록 이루어지는 축 고정형 편평형 브러시리스 진동모터에 있어서,

    상기 회전자는, 회전자 요크와 상기 회전자 중심에 고정되어 있는 샤프트와 상기 회전자 요크 하면에 위치하는 영구자석과 상기 회전자 요크 일측에 배치되는 고비중 웨이트를 사출수지로 일체 성형하여 견고하게 보강되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
11. 삭제
12. 제10항에 있어서,

    상기 회전자 요크의 상면 일측에 고정되어 있는 고비중 웨이트를 사출수지로 견고하게 보강하기 위해 회전자 요크에 사출수지 관통부를 마련하고 반원형 형상으로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
13. 제10항에 있어서,

    상기 브라켓의 중심에는 메탈베어링이 지지 고정될 수 있는 홀더를 갖도록 사출수지로 일체 성형시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
14. 제10항에 있어서,

    상기 브라켓은 비자성체의 재질로 이루어지고 중심에는 메탈베어링을 고정시키는 홀더를 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
15. 고정자의 중심에 회전자를 지지하는 샤프트가 고정되어 있는 축고정형 편평형 브러시리스 진동모터에 있어서, 외형을 이루는 케이스 및 브라켓, 권선코일과 대면하여 자력을 공급하는 영구자석, 상기 영구자석 상면에 위치하여 자로를 형성하는 회전자 요크, 상기 회전자 요크 일면에 고정되어 편심을 발생시키는 고비중 웨이트로 구성되어 고정자의 중심에 고정되는 샤프트에 지지되어 회전하는 회전자, 상기 브라켓의 중심에는 샤프트의 일단이 고정 지지되도록 버링부가 형성되어 있고 상기 브라켓의 내측으로는 인쇄기판상에 복수개의 권선코일과 상기 권선코일에 전류를 공급하는 구동IC가 소정의 위치에 배치하여 고정자를 구성하는 축고정형 편평형 브러시리스 진동모터에 있어서,

    상기 회전자는, 회전자 요크와 회전자 요크의 하면에 위치하는 영구자석과 상기 회전자 요크의 일측에 배치되는 고비중 웨이트와 상기 샤프트와 직접 접촉하도록 회전자의 중심에 배치되는 메탈베어링을 사출수지로 일체 성형하여 견고하게 보강되도록 형성하며,

    상기 구동IC는 회전자의 위치를 센싱하는 홀센서가 내장되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.
16. 제15항에 있어서,

    상기 회전자 요크 하면의 영구자석과 회전자 요크 상면 일측의 고비중 웨이트가 사출수지로 외주부까지 보강되기 위해 반원형 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 진동모터.

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