KR100731322B1 - 편심 회전자와 상기 회전자를 이용한 편평형 브러시리스진동모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편심회전자 및 이를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터에 관한 것이다.

이는 특히, 편심을 발생시키는 웨이트와 샤프트와 직접 접촉하는 메탈베어링을 자성분말이 함유된 사출수지로서 일체로 성형하는 구성으로 이루어 진 회전자를 제공한다.

또한, 본 발명은, 인쇄회로기판 상에 서로 중첩되지 않도록 적어도 하나 이상의 권선코일과 구동IC가 고정되고, 브라켓 중심에는 샤프트가 고정되어 이에 상기 회전자가 회전되도록 지지되며, 상기 회전자 요크의 하면으로 원형상의 몰드부를 마련하여 권선코일에 자력을 공급하는 영구자석의 역할을 수행하도록 형성하는 편평형 브러시리스 진동모터를 제공한다.

이에 따라서, 링 형상으로 가공되어 회전자 하면에 용접 또는 접착되는 별도의 영구자석이 필요치 않아 부품수를 줄이는 동시에 제조비용을 절감시키게 하는 것이다.

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

Description

편심 회전자와 상기 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터{AN ECCENTRIC ROTATOR AND COIN TYPE BRUSHLESS VIBRATION MOTOR WITH ECCENTRIC ROTATOR}

도1은 본 발명을 설명하기 위해 편평형 브러시리스 진동모터에 대한 결합 상태를 보여주는 단면 구성도,

도2a,b는 각각 본 발명에 따른 회전자를 보여주는 평면및 저면의 구성 예시도,

도3은 본 발명에 의해 실시하는 고정자를 개략적으로 보여주는 구성 예시도,

도4는 본 발명에 따른 브라켓의 구조를 보여주는 예시도,

도5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 편평형 브러시리스 진동모터에 대한 결합 상태를 보여주는 단면 구성도,

도6a,b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자를 보여주는 평면및 저면의 구성 예시도,

도7은 본 발명의 다른 실시예에 의해 실시하는 고정자를 개략적으로 보여주는 구성 예시도,

도8a,b는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 편평형 브러시리스 진동모터에 대한 결합 상태를 보여주는 단면 구성도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고정자 2 : 케이스

2a : 샤프트 안착부 2b : 소음방지 부재

3 : 브라켓 3a : 버링부

4 : 인쇄기판 5 : 권선코일

6 : 샤프트 7 : 구동IC

8 : 와셔 9 : 자성체

10 : 회전자 11 : 회전자 요크

12 : 웨이트 13 : 자성분말을 함유하는 사출수지

13a : 영구자석부 14 : 메탈베어링

15 : 메탈베어링 보강부 16 : 영구자석 몰드부

본 발명은 휴대폰 단말기와 같은 통신기기에 설치되어 사용자에게 진동을 전달하는 편평형 진동모터에 있어 전원을 공급하기 위한 수단으로 브러시를 사용하지 않고 구동IC를 사용하도록 하는 편심회전자 및 이를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터에 관한 것이다.

보다 상세하게로는, 회전자 요크 일면에 편심을 발생시키는 웨이트와 샤프트와 직접 접촉하는 메탈베어링을 자성분말이 함유된 사출수지로 일체로 성형하는 구 성으로 이루어진 편심 회전자에 관한 것이다.

또한, 케이스와 브라켓으로 모터의 외형을 이루도록 하고, 브라켓의 중심에 마련된 버링부 홀에 샤프트의 일단이 고정되고 브라켓의 내측으로는 적어도 하나 이상의 권선코일과 구동IC가 납땜 고정되는 인쇄기판이 구비되어 고정자를 이루도록 하며, 샤프트에 지지되어 회전하는 회전자는 자성체인 회전자 요크의 일면에 편심을 발생시키는 고비중 웨이트를 배치하고 회전자의 중심에는 샤프트와 접촉 마찰력을 줄여 원활한 회전을 위하여 메탈베어링을 자성분말이 함유된 사출수지로 일체성형시키거나 압입하여 회전자를 형성하되 고정자의 권선코일과 대면하는 회전자의 요크 하면에 일체 성형된 자성분말이 함유된 몰드부를 영구자석으로 형성함으로써, 별도의 영구자석이 필요치 않고 웨이트를 회전자 요크에 고정하는 별도의 공정이 필요치 않아 공정의 간소화가 가능하도록 하는 동시에 사출수지로 견고하게 보강되어 신뢰성을 향상시키도록 하는 편평형 브러시리스 진동모터에 관한 것이다.

또한, 샤프트와 접촉 회전하는 메탈베어링의 일단과 타단을 회전자의 평면보다 외측으로 돌출되도록 하여 회전자가 고정자의 버링부 및 케이스 내측과 접촉할 시 메탈베어링의 일단과 타단이 접촉하도록 함으로써, 진동모터의 특성편차를 줄이도록 하고, 자성분말을 함유하는 사출수지가 메탈베어링을 견고하게 메탈베어링 외경까지 보강하는 동시에 고정자의 권선코일에 자속을 공급하는 영구자석의 표면적을 크게 할 수 있어 누설자속을 줄이고 회전력을 크게 할 수 있도록 하며, 편심을 발생시키는 웨이트의 이탈을 방지하도록 보강하는 동시에 자성분말을 함유하는 사출수지의 비중을 3이상으로 하여 편심량을 가중시켜 고진동 모터를 실현할 수 있어 진동모터 특성의 안정화을 이루는 동시에 소형화를 가속시키도록 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, 회전자에 샤프트가 고정되어 브라켓에 지지되어 회전하는 축회전형 구조로 케이스에 외력이 가해질 경우 특성이 쉽게 변화되며, 제조공정이 복잡해지는 문제점들이 있다.

즉, 회전자 요크의 하면과 일면에 링 형상으로 가공된 영구자석과 편심을 발생시키는 웨이트가 각각 용접되고, 회전자 요크의 중심에는 외경이 미소한 샤프트가 압입 또는 용접되어 있어 제조공정이 어려워질 뿐만 아니라 외력에 의한 이탈 등의 문제가 발생되며, 축이 회전자에 고정되어 회전함으로써 케이스와 소정의 유 격이 필요함에 따라 회전자의 두께를 크게 할 수 없어 진동력 보상에 어려움이 있었다.

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 편평형 브러시리스 진동모터를 구성하는데 있어 브라켓 내측으로 구비된 인쇄회로기판 상에 서로 중첩되지 않도록 적어도 하나 이상의 권선코일과 구동IC가 납땜 고정되고, 브라켓 중심에는 버링부를 형성시켜 샤프트가 압입 고정되어 회전자가 회전되도록 접촉 지지하며, 상기 회전자는 회전자 요크 일면에 편심을 발생시키는 웨이트와 샤프트와 직접 접촉하는 메탈베어링을 자성분말이 함유된 사출수지로 외력이 가해지더라도 견고하게 보강되도록 일체로 성형하되, 회전자 요크의 하면으로 원형상의 몰드부를 마련하여 권선코일에 자력을 공급하는 영구자석의 역할을 수행하도록 형성함으로써, 링 형상으로 가공되어 회전자 하면에 용접 또는 접착되는 별도의 영구자석이 필요치 않아 부품수를 줄이는 동시에 제조비용을 절감시키게 하고, 자성분말이 함유된 사출수지로 고비중의 웨이트 및 메탈베어링을 견고하게 보강하여 용접 등과 같은 공정이 필요치 않아 전체적인 제조공정을 줄이 도록 하며, 외력으로부터 분리되는 불량을 미연에 예방할 수 있어 전체적인 제품에 대한 신뢰도를 향상시키도록 하는 편심 회전자 및 이를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 자성분말을 함유하는 사출수지는 함유되는 자성분말에 의하여 비중을 저비중 사출수지보다 크게 하고, 일체 성형되어 형성되는 회전자의 형상에 따라 편심을 증가시켜 소형화를 극대화 하도록 하는 편심회전자 및 이를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전자에서 메탈베어링의 이탈을 방지하기 위한 수단으로 자성분말을 향유하는 사출수지로 견고하게 일체 성형되어 고정되게 하고 메탈베어링의 외측까지 자성분말을 함유하는 사출수지로 형성되는 영구자석의 내경을 확대할 수 있어 권선코일과 대면하는 영구자석의 표면 면적을 크게 하여 진동모터 특성의 안정화를 이루도록 하는 편심회전자 및 이를 이용한 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 용어들로 서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은, 회전자 요크와 편심을 발생시키는 웨이트및 샤프트를 중심으로 회전되는 메탈베어링이 자성분말이 함유된 사출수지로서 일체로 성형되는 구성으로 이루어진 편심 회전자를 제공한다.

또한 본 발명은, 외형을 이루는 케이스 및 브라켓과;

상기 브라켓의 중심에는 샤프트의 일단이 고정 지지되도록 형성되는 버링부와,상기 브라켓의 내측으로는 인쇄기판상에 형성된 적어도 한개 이상의 권선코일과, 상기 권선코일에 전류를 공급하도록 배치되는 구동IC로 구성된 고정자와;

자로를 형성하는 회전자 요크의 일면에 고정되어 편심을 발생시키는 웨이트와, 상기 샤프트에 지지되어 접촉 회전하는 메탈베어링을 자성분말을 함유하는 사출수지로 일체 성형시키거나, 압입하여 견고하게 보강되도록 하는 동시에 별도의 영구자석이 부착됨이 없이 상기 권선코일과 대면하고 있는 상기 회전자 요크의 하면 몰드부가 자력을 공급하는 영구자석으로 구성된 회전자로 이루어지는 것이다.

또한, 상기 회전자 요크의 하면에 설치되는 영구자석은 메탈베어링의 이탈력을 증가시키는 동시에 상기 권선코일과 대면하는 표면 면적을 증가시켜 유효자속을 크게할 수 있도록 상기 메탈베어링의 외주면까지 보강되도록 이루어지고; 상기 회전자의 무게를 증가시키기 위한 자성분말이 함유된 사출수지는 비중이 3이상으로 이루어지게 되며; 상기 자성분말이 함유된 사출수지는 회전자 일면에 배치되는 웨이트를 보강하여 웨이트의 이탈을 방지하도록 일체 성형시켜 이루어진다.

또한, 상기 케이스 및 브라켓은 자성체 및 비자성 재질로 이루어지고; 상기 브라켓의 내측에는 회전자의 영구자속과 흡인력이 발생하도록 하여 회전자의 떨림을 방지하도록 별도의 자동체가 더 구비된다.

또한, 상기 메탈베어링의 적어도 일단부는 회전자가 고정자의 버링부와 케이스 내측에 접촉할 시 메탈베어링의 일단과 타단에 용이하게 접촉하도록 회전자의 평면 보다 돌출되게 이루어지고; 상기 브라켓의 내측에는 코깅토크를 발생시키는 자성체를 갖도록 이루어지며; 상기 구동IC는 홀센서가 내장되어 인쇄기판에 납땜되는 공정을 간소화하도록 이루어지고; 상기 인쇄기판의 소정의 위치에 홀센서를 납땜 고정하여 회전자의 위치를 센싱하도록 이루어진다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예인 편평형 브러시리스 진동모터는 외형을 이루는 케이스 및 브라켓과; 상기 브라켓의 중심에는 샤프트의 일단이 고정 지지되도록 형성되는 버링부와,상기 브라켓의 내측으로는 원형의 인쇄기판상에 형성된 복수개의 권선코일과, 상기 권선코일에 공급되는 외부신호로 회전자를 구동시키는 고정자와; 자로를 형성하는 회전자 요크와, 상기 회전자 요크의 일면에 고정되어 편심을 발생시키는 웨이트와, 상기 샤프트에 지지되어 접촉 회전하는 메탈베어링을 자성분말을 함유하는 사출수지로 일체 성형시키거나, 압입하여 견고하게 보강되도록 하는 동시에 별도의 영구자석이 부착됨이 없이 상기 권선코일과 대면하고 있는 상기 회전자 요크의 하면 몰드부가 자력을 공급하는 영구자석으로 구성된 회전자로 이루어지는 것이다.

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, 본 발명을 설명하기 위해, 편평형 브러시리스 진동모터를 이루는 구성 요소에 있어 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기하기로 한다.

첨부도면 도 1 내지 도8에 도시된 바와 같이, 본원발명의 편평형 브러시리스 진동모터는 크게 회전자(10), 고정자(1) 및 케이스(2)로 구성되어 이루어진다.

이때, 상기 케이스(2)는, 편평형 브러시리스 진동모터의 외형을 이루며, 외부로부터 회전자(10)를 보호하는 역할을 수행하는 것으로 자성체 또는 자성체 및 비자성체의 재질로 이루어 진다.

상기 케이스(2)가 자성체로 이루어 질 경우 회전자(10)가 회전하여 진동을 발생시키는 브러시리스 진동모터에서 회전자 요크(11)의 하면에 위치된 영구자석부(13a)에서 발생하는 자속이 투자율이 큰 요크에 집중되게 된다.

이때, 상기 회전자 요크(11)와 케이스(2) 사이의 에어갭을 통해 투자율이 높은 자성체와 폐루프를 형성함으로써, 고정자(1)에 배치되는 권선코일(5)을 관통하 는 유효자속을 현저히 떨어뜨려 충분한 회전력을 발생시킬 수 없고, 이에 따른 영구자석부(13a)을 갖는 회전자(10)와 케이스(2) 사이에 항상 흡인력이 발생되어 원활한 회전이 어렵기 때문에 비자성체를 사용하여 권선코일(5)에 공급되는 유효자속을 크게 하도록 하고 있는 것이다.

상기의 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 원활한 회전을 위한 폴리에틸렌 수지와 같은 소음방지 부재(26)가 회전자(10)의 상면과 대면하여 접착 고정되며, 이때 와셔와 같은 부재를 삽입하는 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 영구자석부(13a) 위치에 따라 권선코일(5)에 전류를 통전하도록 하여 원활한 회전이 가능하도록 이루어지는 것이다.

그리고, 상기의 브라켓(3)은 회전자(10)의 원활한 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 자성체를 필요에 따라 선택적으로 채택하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 사출수지로 성형하여 형성하는 것도 가능하다.

즉, 상기 브라켓(3)의 재질이 자성체이면서 회전자(10)에 형성된 영구자석부(13a)의 자력이 클 경우에는 권선코일(5)에 통과하는 유효 자속을 증가시킬 수 있으나 영구자석부(13a)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.

만약에, 상기 영구자석부(13a)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 있다.

한편, 브라켓(3)의 재질을 비자성체로 이루어지게 한 다음 철편으로 이루어 진 자성체(9)를 브라켓(3)의 내측 상면에 구비시키면 상기와 같은 동일한 효과를 얻을 수 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.

또한, 적어도 한개 이상 설치되는 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, 도7에 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 1개의 권선코일(5)을 배치할 수 있다.

또한, 2개의 권선코일(5)을 기계각으로 180도이격시켜 구동IC(7)가 배치될 공간을 마련하게 된다.

그리고, 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 코깅토크를 발생시킨다.

또한, 회전력이 감소하는 구간에서 회전자(10)가 구동되지 않는 것을 개선하기 위하여 구동IC(7) 자체에 프로그램을 내장하여 전류의 극이 바뀌는 구간을 피해서 구동되도록 함으로써 구동편차를 줄일 수 있다.

즉, 상기 회전자(10)의 위치가 전류의 극이 바뀌는 구간에 위치할 경우 회전력이 크게 발생될 수 있는 구간으로 회전자(10)를 이동시킨 후에 이를 구동시켜 회전자(10)의 관성으로 회전력이 감소하는 구간을 극복하도록 하는 기능을 구동IC(7)에 내장하도록 이루어진 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 극 을 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.

또한, 상기의 고정자(1)에서는 구동IC(7)와 홀센서를 구비하는 것을 설명하고 있으나 편평형 진동모터가 장착되는 통신기기 상에 구동IC(7)가 내장되거나 그와 동등한 기능을 갖는 경우에는 상기 인쇄기판(4) 상에서 구동IC(7)를 제거할 수 있어 진동모터의 제조비용을 줄일 수 있다.

상기의 고정자(1)의 권선코일(5)과 대면하며 샤프트(6)에 지지되어 회전하는 회전자(10)는 회전자 요크(11), 고비중 웨이트(12), 메탈베어링(14) 및 자성분말을 함유하는 사출수지(13)로 구성되어 이루어진다.

즉, 회전자요크(11)의 회전중심에 메탈베어링(14)를 위치시키고 상기 회전자요크(11)의 편심되는 상면에 웨이트(12)를 위치시킨후 사출수지(13)를 성형하여 회 전자요크와 메탈베어링 및 웨이트가 일체로 성형되어 하나의 몸체를 형성하게 된다.

이에, 상기 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 외경측으로 적어도 일면이 노출되도록 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 오목부를 형성하고 고비중 웨이트(12)를 돌출 성형하여 요크의 오목부를 관통하도록 형성하는 것도 가능하다.

이와 같이, 상기의 고비중 웨이트(12)를 고정 지지하는 회전자 요크(11)는 회전자(10)의 골격을 이루는 동시에 철심과 같은 자성체의 재질로 자성분말을 함유하는 사출수지(13)로 이루어지는 영구자석부(13a)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 되 고, 상기 메탈베어링(14)의 상면도 회전자(10)의 상면 보다 돌출되게 이루어 회전자(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.

그리고, 상기 회전자(10)는 일면에 고비중 웨이트(12)가 접착 고정된 회전자 요크(11)를 사출금형에 안착시킨 후에 메탈베어링(14)과 동시에 자성분말을 함유하는 사출수지(13)로 일체 성형하여 형성시키되, 상기 자성분말을 함유하는 사출수지 (13)는 편심을 발생시키는 고비중 웨이트(12)의 이탈을 미연에 방지시키기 위해 고비중 웨이트(12)의 회전점에서 외측면사이의 적어도 일부를 보강하도록 하는 웨이트 보강부(미도시) 형성시키고, 상기 메탈베어링 (14)의 단차부 및 외경까지 견고하게 보강하여 자유낙하 등의 충격에서 회전자(10)와의 분리되는 현상을 미연에 방지시키며, 상기 회전자 요크(11)의 하면에는 자성분말을 함유하는 사출수지(13)로 영구자석부(13a)의 역할을 수행할 수 있도록 권선코일(5)과 대면하고 있는 영구자석 몰드부(16)를 형성하게 된다.

또한, 상기 회전자 요크(11)와 고비중 웨이트(12) 및 메탈베어링(14)을 사출수지(13)에 의해 일체로 성형하여 견고하게 고정함으로써, 상기 고비중 웨이트(12) 및 메탈베어링(14)을 고정시키기 위한 용접 또는 접착 등과 같은 복잡한 작업이 생략되게 되는 동시에 별도의 용접 상태를 검사하는 외관검사가 필요하지 않아 전체적인 제조공정의 간소화가 가능하게 되고, 자유낙하 및 환경시험에서 변형 및 파손을 방지할 수 있어 제품의 신뢰도가 향상될 수 있는 것이다.

또한, 상기 자성분말을 함유하는 사출수지(13)로 회전자 요크(11)의 상면에 웨이트를 고정하는 수단으로 사용하는 동시에 요크를 관통하는 홀을 통해 사출수지가 유출입되어 하면에 영구자석 몰드부(16)를 일체 성형하여 형성함으로써, 별도로 링 형상으로 가공되고 용접 등의 작업에 의해 요크의 하면에 고정되도록 자력을 권선코일에 공급하는 영구자석이 필요하지 않아 전체적인 부품수가 줄어들게 되고 용접작업의 공정이 생략되어 제조공정의 간소화가 가능하게 된다.

특히, 자성분말에 따라 자력의 세기를 조절할 수 있는 것이 가능한 것으로, 이는 자성분말이 희토류계 NdFeB 분말 인 경우에는 권선코일(5)에 공급하는 자력의 세기를 크게 할 수 있고, 페라이트계 분말인 경우에는 자력의 세기를 약하게 조절할 수 있어 고정자(1)에 접착 고정되는 권선코일(5)에 따라 적절하게 선택되어 적용되는 것이 가능하게 된다.

그리고, 상기 메탈베어링의 일측이 돌출되어 사출수지에 의해 회전자 요크와 일체로 성형시 회전에 의한 저항력에 대응토록 한다.

한편, 사마늄계 자성 분말을 사용하는 경우에는 자력의 세기를 크게 할 수 있는 동시에 사출물 표면에 도금 또는 코팅과 같은 별도의 산화 방지 처리가 불필요하여 공정의 간소화가 가능한 장점이 있다.

또한, 상기 회전자 요크(11)의 하면에 구비된 영구자석 몰드부(16)는 회전자 요크(11)의 외주에서 메탈베어링(14)의 외측까지 형성시키는 것이 가능하여 권선코일(5)에 공급하는 자속을 발생시키는 영구자석부(13a)의 표면적을 크게 할 수 있고, 종래에 적용되고 있는 링 형상의 영구자석 내측에서 발생되는 누설자속을 최소화시켜 기동 및 전류와 같은 전기적 특성을 개선할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 자성분말을 함유하는 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 사출수지(13)의 비중이 3이하인 경우에는 상기와 같은 효과를 얻을 수 없고, 비중이 12이상인 사출수지는 성형성이 떨어지는 문제가 있기 때문에 상기 자성분말을 함유하는 사출수지(13)의 비중은 사출 조건에 따라 결정하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 자성분말을 함유하는 사출수지(13)는 자성분말에 의해 소정의 비중을 갖게 됨으로 회전자의 무게가 증가되며, 상기 요크상의 일측으로 편심 배치되는 고비중 웨이트(12)를 보강하는 자성분말을 함유하는 사출수지(13)의 형상을 반원형으로 형성하게 되면 회전자의 무게와 편심거리의 곱으로서 수식되는 회전자의 편심량을 가중시키게 되어 보다 양질의 진동력을 발생시킬 수 있는 편평형 브러시리스 진동모터를 제공할 수 있는 것이다.

더하여, 상기 웨이트는, 회전자 요크의 상면에서 편심되는 위치에서 외경측으로 돌출되거나 상면에 적층된 후 이를 감싸는 형태로 성형되는 사출수지에 의해 일체로 성형되어 고정되며, 외경측으로 돌출되어 성형되는 웨이트는 별도의 요부(13b)에 의해 원심력에 대한 최대의 저항력을 갖도록 된다.

또한 본 발명에 의해 실시하는 편평형 브러시리스 진동모터의 다른 실시예로서, 이는 회전자 요크(11)와 고비중 웨이트 (12)를 자성분말을 함유하고 있는 사출수지(13)로 일체 성형하는데 있어 샤프트(6)와 접촉회전 하는 메탈베어링(14-1)을 인서트 사출시키지 않고 회전자(10)가 성형된 후 중심에 마련된 홀에 압입하여 견고하게 고정되도록 이루어진 것이다.

즉, 상기 메탈베어링(14-1)을 압입하여 회전자(10)를 구성하는 실시예는 자성분말을 향유하는 사출수지(13)로 형성된 영구자석부(13a)에 내습 등의 열악한 환경에서도 고유한 특성을 유지할 수 있도록 표면처리 등의 공정이 필요한 경우나 메탈베어링(14-1)과 동시에 회전자 요크(11)와 고비중 웨이트(12)를 일체 성형하는데 어려움이 있는 경우에 적용되게 된다.

이에, 상기의 메탈베어링(14-1)은 양단의 외경이 동일한 스트레이트 타입이나 양단의 외경이 다른 플렌지 타입을 적용하는 것이 가능하게 되고, 상기 메탈베어링(14-1)의 일단이 사출수지 내측으로 인입되어 고정되고 타단은 회전자(10)의 평면에서 돌출되도록 형성하는 것도 가능하게 되며, 상기 메탈베어링(14-1)의 외경 표면은 충분히 거칠게 하여 회전자(10)에 외력이 가해지더라도 사출수지 등에 견고하게 고정되어 회전자(10)에서 이탈이 방지되는 것이다.

상기에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명은 회전자을 형성하는데 있어 회전자 요크, 웨이트 및 메탈베어링을 자성분말을 함유하는 사출수지로 일체 성형함으로써 자유낙하시험에서 외력이 가해지더라도 회전자의 파손이 방지되는 효과와, 별도로 링 형상으로 가공되는 영구자석이 필요치 않아 부품수를 줄일 수 있어 제조원가가 절감되는 효과와, 영구자석, 웨이트 및 샤프트를 고정하기 위해 실시하는 용접 등의 공정이 필요치 않아 제조공정의 간소화가 가능한 효과와, 웨이트에 의해 발생되는 편심량 이외에 자성분말이 함유된 사출수지의 편심량까지 가중되어 진동력이 크게 향상되는 효과와, 자성분말이 함유된 사출수지로 영구자석을 형성하는데 있어 권선코일과 대면하는 표면적이 크게 되어 유효자속이 증가되고 샤프트를 브라켓과 케이스로 고정하여 회전자의 원활한 회전이 가능하여 전체적인 진동모터의 특성이 안정화되는 효과로 인해 편평형 브러시리스 진동모터에 대한 신뢰도가 극대화되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있다.

Claims (18)

1. 회전자 요크와 상기 회전자 요크에 편심을 발생시키는 웨이트및 회전자 요크의 중심에 위치되어 샤프트에서 자유롭게 회전되는 메탈베어링을 자성분말이 함유된 사출수지로서 일체로 성형하는 구성으로 이루어진 편심 회전자
2. 제1항에 있어서, 상기 회전자 요크는, 저면에 더 영구자석이 부착되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨이트는, 상기 회전자 요크의 상면부 외경측에서 적어도 일측면이 노출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자.
4. 제3항에 있어서, 상기 웨이트는, 웨이트에 형성되는 요부를 통하여 사출수지와 최대의 저항력을 갖도록 연결되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨이트는, 그 외측을 감싸도록 성형되는 사출수지에 의해 상기 회전자 요크에 편심되어 일체로 적층 결합되는 것을 특징으로 하는 편심회전자.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 메탈베어링은, 사출수지와의 마찰력을 증 대토록 적어도 하나 이상의 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자.
7. 편평형 브러시리스 진동모터에 있어서;

   외형을 이루는 케이스 및 브라켓;

   상기 브라켓의 중심에 고정되는 샤프트와, 상기 브라켓의 상부면에 원주를 따라 적어도 하나 이상 설치되면서 외부전원에 의해 전기장을 발생하는 권선코일로서 이루어진 고정자; 및,

   회전자 요크와 상기 회전자 요크에 편심을 발생시키는 웨이트및 회전자 요크의 중심에 위치되어 샤프트에서 자유롭게 회전되는 메탈베어링을 자성분말이 함유된 사출수지로서 일체로 성형되는 회전자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.
8. 제7항에 있어서, 상기 회전자 요크는, 저면에 영구자석이 부착되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.
9. 제7항에 있어서, 상기 회전자 요크는, 그 하면에 성형되는 영구자석이 메탈베어링의 이탈력을 증가시키는 동시에 유효자속을 크게할 수 있도록 상기 메탈베어링의 외주면까지 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.
10. 제7항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기 웨이트는, 상기 회전자 요크의 상면부 외경측에서 적어도 일측면이 노출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.
11. 제10항에 있어서, 상기 웨이트는, 웨이트에 형성되는 요부를 통하여 사출수지와 원심력에 대한 저항력을 갖도록 연결되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자.
12. 제7항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기 웨이트는, 그 외측을 감싸도록 성형되는 사출수지에 의해 상기 회전자 요크에 편심되어 일체로 적층 결합되는 것을 특징으로 하는 편심회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.
13. 제7항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기 메탈베어링은, 사출수지와의 마찰력을 증대토록 적어도 하나 이상의 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.
14. 제7항에 있어서, 상기 권선코일과 구동IC는 브라켓상에 설치되는 인쇄기판상에서 전기적으로 연결되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 편심회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.
15. 제14항에 있어서, 상기 인쇄기판은, 소정의 위치에 홀센서를 납땜 고정하여 회전자의 위치를 센싱하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터
16. 제7항에 있어서, 상기 메탈베어링은, 적어도 일단이 회전자의 평면 보다 돌출되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.
17. 제7항에 있어서, 상기 브라켓의 내측에는 코깅토크를 발생시키도록 자성체가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 편심 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.
18. 제7항에 있어서, 상기 고정자는, 권선코일이 이에 연결되는 구동IC를 통하여 전원이 공급되도록 설치되는 것을 특징하는 편심 회전자를 이용한 편평형 브러시리스 진동모터.

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