KR100743892B1

KR100743892B1 - 진동모터

Info

Publication number: KR100743892B1
Application number: KR1020060017157A
Authority: KR
Inventors: 오성택; 김덕식
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-07-30

Abstract

진동모터가 개시된다. 상호 결합하여 외체를 형성하는 케이스 및 브라켓과, 브라켓에 고정되며 수지로 형성되는 베이스와, 베이스와 케이스에 회전 가능하게 삽입되며 둘레에 정류자가 구비된 샤프트와, 베이스에 고정되어 샤프트에 대해 수직 방향으로 탄성적으로 가압하면서 정류자와 접촉하며 외부와 전기적으로 연결되는 브러쉬와, 샤프트에 고정되어 샤프트와 함께 회전하며 정류자와 전기적으로 연결된 코일을 포함하는 회전자와, 회전자의 하면에서 중심에 대해 편향되게 고정된 중량체와, 코일에 대향하여 케이스 및 브라켓에 각각 고정되는 마그네트를 포함하는 진동모터는 브러쉬의 접촉 안정성이 우수하고 큰 토크를 얻을 수 있다.

진동모터, 토크, 브러쉬

Description

진동모터{VIBRATION MOTOR}

도 1은 종래의 진동모터의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터가 결합된 상태를 도시하는 단면도이다.

<도면 부호의 설명>

11: 테이프 13: 케이스

15: 상부 마그네트 17: 상부 베어링

19: 와셔 21: 부쉬

23: 코일 25: 레진

27: 정류자 29: 브러쉬

31: 베이스 33: 중량체

35: 샤프트 37: 하부 베어링

39: 브라켓 41: 하부 마그네트

본 발명은 진동모터에 관한 것이다.

일반적으로 진동모터는 회전자가 편심된 상태로 회전하는 과정에서 진동을 유발하며, 주로 소형으로 제작되어 휴대용 전화기 또는 호출기 등에 착신 수단으로 내장된다.

도 1은 종래의 코인 타입(coin type)의 진동모터의 단면도로서, 도 1을 참조하면 종래의 진동모터는 브라켓(109)의 상부 중앙에 샤프트(105)가 삽입되고 상기 브라켓(109)의 상면에 샤프트(105)와 이격되어 상기 샤프트(105)의 외측 둘레를 감싸는 도넛(donut) 형상의 마그네트(108)가 설치된다. 상기 마그네트(108) 사이의 공간에는 벤딩부를 구비하는 브러쉬(111)가 상측의 정류자 기판(103)과 탄성적으로 접촉된다.

또한, 상기 정류자 기판(103)은 회전자(102)의 배면에 구비되며, 상기 회전자(102)는 마그네트(108)의 상측에 위치하고 베어링(106)에 의해 지지되어 샤프트(105)를 중심으로 회전하며, 상기 정류자 기판(103)이 위치하는 회전자(102)의 상면으로는 권선코일(107)이 분리 형성되고 이들 사이에서 편심력을 작용시키기 위한 중량체(113)가 설치된다.

이하, 종래 기술에 따른 코인 타입 진동모터의 동작에 대해서 설명하기로 한다.

진동모터에 외부 전원이 인가되면, 상기 브러쉬(111)와 정류자 기판(103) 을 통해 편심된 회전자(102) 내에 배치된 권선코일(107)에 전류가 흐르게 되고, 마그네트(108)와 케이스(101)로 이루어진 계자와의 상호 작용에 의해 상기 중량체(113)에 의해 편심된 회전자(102)가 베어링(106)을 사이에 두고 상기 샤프트(105)의 주위를 회전함으로써 진동이 유발된다.

그러나 종래의 진동모터는 탄성력에 의해 브러쉬(111)가 기판(103)을 수직으로 떠 받치고 있기 때문에 접촉상태가 불안정할 뿐만 아니라, 기판(103)의 회전에 의해 마찰 부하가 커서 브러쉬(111)의 마모가 심하게 된다. 또한, 낙하 등 충격에 의해 브러쉬(111)가 처지게 되는 경우에는 정류자와의 접촉이 되지 않아서 모터 자체가 동작되지 않는 문제점이 유발되기도 한다.

본 발명은 브러쉬의 처짐 불량을 방지하고 접촉 안정성이 우수한 진동모터를 제공한다.

본 발명은 자기 효율을 크게 함으로써 토크를 증가시킬 수 있는 진동모터를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 진동모터는 상호 결합하여 외체를 형성하는 케이스 및 브라켓과, 브라켓에 고정되는 베이스와, 베이스와 케이스에 회전 가능하게 삽입되며 둘레에 정류자가 구비된 샤프트와, 베이스에 고정되어 샤프트에 대해 수 직 방향으로 탄성적으로 가압하면서 정류자와 접촉하며 외부와 전기적으로 연결되는 브러쉬와, 샤프트에 고정되어 샤프트와 함께 회전하며 정류자와 전기적으로 연결된 코일을 포함하는 회전자와, 회전자의 일면에서 중심에 대해 편향되게 고정된 중량체와, 코일에 대향하여 케이스 및 브라켓 중 적어도 하나에 고정되는 마그네트를 포함한다.

본 발명에 따른 진동모터의 실시예는 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 케이스와 브라켓은 각각 철, 니켈 또는 이들의 합금에 의해 형성될 수 있다. 그리고 브라켓은 베이스가 삽입되는 삽입공 및 삽입공에 연해서 상향 돌출된 보스를 구비하며, 베이스는 보스에 안착되는 단턱을 구비할 수 있다. 그리고 마그네트는 케이스에 고정되는 상부 마그네트와 브라켓에 고정되는 하부 마그네트로 이루어질 수 있다.

베이스는 수지로 이루어지며, 베이스와 브라켓은 인서트 사출에 의해 결합될 수 있으며, 중량체는 텅스텐 또는 텅스텐 합금에 의해 이루어질 수도 있다. 베이스는 브러쉬를 절곡시키는 지그가 삽입될 수 있는 지그홀을 더 구비할 수 있다.

샤프트는 그 회전을 원활하게 하기 위해서 베어링을 매개로 하여 베이스 및 케이스에 각각 삽입될 수 있다. 회전자는 코일을 고정하는 레진을 포함할 수 있으며, 중량체는 회전자의 하면에서 최외곽에 부착될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 진동모터의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터(10)는 상호 결합하여 외체를 형성하며 내부에 일정한 공간을 구비하는 케이스(13) 및 브라켓(39), 브라켓(39)의 중앙에 삽입되어 고정되는 베이스(31), 베이스(31) 및 케이스(13)에 베어링(17, 37)을 매개로 하여 회전 가능하게 삽입되는 샤프트(35), 샤프트(35)와 함께 회전하며, 코일(23) 및 이를 위치 고정하는 레진(25) 그리고 샤프트(35)에 고정된 정류자(27)로 이루어지는 회전자(30), 그리고 회전자(30)의 하면에 편향되게 부착되어 편심을 유발하는 중량체(33)를 포함한다. 그리고 베이스(31)에는 정류자(27)와 전기적으로 접하는 한 쌍의 브러쉬(29)가 고정되어 있고, 케이스(13) 및 브라켓(39) 상에는 코일(23)에 대향되게 상부 마그네트(15) 및 하부 마그네트(41)가 각각 부착되어 있다.

본 실시예에 따른 진동모터(10)는 브러쉬(29)가 샤프트(35)의 축 방향에 대해 수직으로 정류자(27)와 접하기 때문에 브러쉬(29)의 처짐 불량이 발생하지 않을 뿐만 아니라 브러쉬(29)와 정류자(27) 사이의 접촉 안정성이 우수하다. 또한, 동일한 재질, 예를 들면 철, 니켈 또는 이들의 합금 등으로 이루어지는 케이스(13) 및 브라켓(39)과, 케이스(13) 및 브라켓(39) 상에 각각 고정된 상부 마그네트(15) 및 하부 마그네트(41)를 구비하기 때문에 마그네트(15, 41)에 의해 발생하는 자기력선의 누설이 방지되고 회전자(30)의 토크(torque)를 크게 할 수 있게 된다.

케이스(13)는 원통 형상을 가지고 중앙에는 빈 공간이 형성되어 있다. 케이스(13)의 상면 중앙에는 샤프트(35)가 삽입될 수 있는 삽입공(351)이 형성되어 있 으며, 테이프(11)에 의해 삽입공(351)을 통해 이물질이 유입되는 것이 방지된다. 케이스(13) 내부의 일면에는 상부 마그네트(15)가 고정되어 있다. 케이스(13)는 브라켓(39)과 결합하는데, 브라켓(39)은 케이스(13)와 동일한 재질에 의해 형성되기 때문에 상호 결합이 용이하다.

브라켓(39)은 케이스(13)의 하단부에 용접 또는 접착제 등에 의한 본딩(bonding)에 의해 결합하여 케이스(13)와 함께 내부 공간을 형성한다. 그리고 브라켓(39)은 위에서 설명한 바와 같이 케이스(13)와 동일한 재질, 예를 들면 자기 투자율(magnetic permeability)이 우수한 철, 니켈 또는 이들의 합금에 의해 형성될 수 있는데, 이로 인해 케이스(13)와 브라켓(39)의 결합이 용이할 뿐만 아니라, 상부 마그네트(15) 또는 하부 마그네트(41)에 의해 발생하는 자기력선이 누설되지 않고 브라켓(39)으로 집중된다. 이와 같은 자기력선의 집중은 회전자(30)의 토크를 크게 한다.

브라켓(39)은 베이스(31)가 삽입되는 삽입공(391) 및 삽입공(391)에 연해서 상향 돌출된 보스(393)를 포함한다. 삽입공(391)에는 베이스(31)가 삽입되어 고정된다. 그리고 베이스(31)에는 단턱(313)이 구비되어 있는데, 단턱(313)은 보스(393)에 걸림되기 때문에, 베이스(31)가 브라켓(39)으로부터 이탈되는 것이 방지된다.

브라켓(39)과 베이스(31)는 별개로 형성되어 조립될 수 있지만, 인서트 몰딩(insert molding)에 의해 일체형으로 제작될 수도 있다.

브라켓(39)은 한 쌍의 지그 삽입홀(311)을 구비한다. 지그 삽입홀(311)에 는 지그(jig)가 삽입되어 브러쉬(29)를 이동시켜 샤프트(35)가 삽입될 수 있게 하며, 샤프트(35)가 삽입된 후에는 지그가 제거됨으로써 탄성력을 가진 브러쉬(29)가 샤프트(35)의 외주면에 구비된 정류자(27)와 접촉할 수 있도록 한다.

샤프트(35)는 그 일단부가 상부 베어링(17)을 매개로 하여 케이스(13)에 삽입되고, 타단부는 하부 베어링(37)을 매개로 하여 베이스(31)에 삽입되어 코일(23)과 마그네트(15, 37)에 의해 발생하는 전자기력에 의해 회전한다. 샤프트(35)의 외주면에는 브러쉬(29)와 접하는 정류자(27)가 구비되어 있는데, 정류자(27)는 샤프트(35)의 회전에 의해서도 항상 브러쉬(29)와 접하게 된다. 또한, 샤프트(35)에는 코일(23) 및 이를 고정하는 레진(25)이 삽입되어 샤프트(35)와 함께 회전한다. 그리고 샤프트(35)에는 회전자(30)와 샤프트(35)의 결합을 위한 부쉬(21) 및 회전자(30)의 이탈 방지를 위한 와셔(19)가 삽입되어 있다.

회전자(30)는 코일(23) 및 이를 고정하는 레진(25)으로 이루어지며, 그 이면에는 중량체(33)가 부착되어 있다. 따라서 회전자(30)는 샤프트(35)와 함께 회전하는데, 이로 인해 중량체(33)에 의해 편심이 유발되어 진동이 발생하며, 이와 같이 발생된 진동은 샤프트(35)를 통해서 케이스(13) 및 브라켓(39)으로 전달된다.

코일(23)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 일정한 간격으로 배열되며 동일한 형태를 갖는 3개의 권선코일로 이루어져 있으며, 각각의 권선코일 사이에는 레진(25)이 형성되어 권선코일을 고정함과 동시에 그 사이를 절연하는 역할을 한다. 코일(23)은 정류자(27)와 전기적으로 연결됨으로써, 브러쉬(29) 및 정류자(27)를 통해 입력된 전류가 코일(23)로 유입된다. 코일(23)에 전류가 입력되면, 코일(23)의 주위에는 전기장(electric field)이 형성되며, 마그네트(15, 41)에 의해 형성된 자기장과의 상호 작용에 의해 회전자(30)를 구동하는 전자기적인 힘이 생성된다.

본 실시예에서 코일(23)은 권선코일을 예로 설명하였지만, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니며, 권선코일 뿐만 아니라 패턴 코일(pattern coil) 등과 같은 코일도 사용될 수 있음은 물론이다. 패턴 코일은 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)의 제작 방법에 의해 코일 형상을 가지는 패턴이 형성된 코일을 말한다. 패턴 코일은 권선 코일에 비해 그 부피가 작을 뿐만 아니라 제작 공정이 용이한 장점이 있다.

브러쉬(29)는 베이스(31)에 삽입되어 고정되며, 정류자(27)와 접촉하면서 정류자(27)에 전류를 공급한다. 브러쉬(29)는, 도 1에 도시된 종래의 브러쉬(111)와는 달리 수평 방향으로 정류자(27)와 탄성적으로 접하기 때문에 브러쉬(111)의 처짐 불량이 발생하지 않을 뿐만 아니라 접촉 안정성이 우수하다. 브러쉬(29)는 베이스(31)에 삽입된 후 지그 삽입홀(311)을 통해 삽입된 지그에 의해 샤프트(35)가 삽입되는 방향의 외부로 절곡되고, 샤프트(35)가 삽입이 완료된 후 지그를 제거하면 브러쉬(29)의 탄성력에 의해 정류자(27)와 탄성적으로 접하게 된다. 브러쉬(29)는 도시하지는 않았지만 외부의 전류 공급원과 연결되어 외부로부터 입력되는 전류를 정류자(27)에 공급한다.

마그네트는 케이스(13)의 일면에 고정된 상부 마그네트(15) 및 브라켓(39)에 고정된 하부 마그네트(41)로 이루어지며, 한 쌍의 상부 마그네트(15) 및 하부 마그네트(41)에 의해 회전자(30)의 토크를 더욱 더 크게 할 수 있게 된다. 브라켓 (39)이 철, 니켈 또는 이들의 합금 등과 같은 금속에 의해 형성되기 때문에, 하부 마그네트(41)가 브라켓(39) 상에 고정될 수 있게 된다. 상부 마그네트(15) 및 하부 마그네트(41)는 도넛 형상을 가지며, 그 중앙에는 샤프트(35)의 양 단부가 위치한다.

상부 및 하부 마그네트(15, 41)는 자기장(magnetic field)을 형성하는데, 이와 같이 형성된 자기장은 코일(23)에 의해 형성된 전기장과의 상호 작용에 의해 전자기적인 힘을 유발하며, 이와 같은 전자기력에 의해 회전자(30)가 구동하게 되는 것이다. 상부 마그네트(15) 및 하부 마그네트(41)는 N극 및 S극이 교호(交互)적으로 배치될 수 있으며, 그 수는 코일(23)의 수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 도 2에서와 같이 3개의 권선 코일(23)이 배치된 경우에는 상부 마그네트(15) 및 하부 마그네트(41)는 교호적으로 배치된 3쌍 또는 6쌍의 N극 및 S극 쌍을 구비할 수 있으며, 그 이상도 가능함은 물론이다.

중량체(33)는 일정한 중심각을 갖는 원호 형상을 가지며, 그 중심각은 180°이하일 수 있다. 이는 중량체(33)의 중심각이 180°를 초과하는 경우에는 초과하는 각도에 해당하는 중량만큼 중량체(33) 전체 중량이 상쇄되기 때문이다. 중량체(33)는 중량이 큰 텅스텐 또는 텅스텐 합금 등에 의해 제작될 수 있다. 중량체(33)를 회전자(30)의 이면에 부착함으로써 코일(23)의 크기를 크게 할 수 있고, 이로 인해 회전자(30)에 가해지는 토크를 크게 할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 진동모터의 조립 과정을 설명하면 다음과 같다.

우선 케이스(13)의 상면 내측에는 상부 마그네트(15)가 부착되고, 브라켓(39)의 상부에는 하부 마그네트(41)가 각각 부착되어 있다. 그리고 브라켓(39)의 중앙에 형성된 삽입홀(391)에는 베이스(31)가 삽입되는데, 이때 베이스(31)의 단턱(313)은 브라켓(39)의 보스(393)에 걸림되기 때문에, 베이스(31)의 이탈이 방지될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 베이스(31)와 브라켓(39)은 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성될 수도 있음은 물론이다. 베이스(31)에는 브러쉬(29)가 샤프트(35)의 외주면을 탄성적으로 가압할 수 있도록 고정되어 있다.

샤프트(35)의 소정의 위치에는 정류자(27)가 부착된다. 그리고 샤프트(35)에는 코일을 고정하는 레진(25)이 삽입되며, 레진(25)과 샤프트(35) 사이에는 부쉬(21)가 삽입되어 있고 레진(25)의 상부는 와셔(19)가 삽입된다. 그리고 레진(25)의 하면에는 중량체(33)가 고정된다. 중량체(33)를 레진(25)의 최외곽에 배치함으로써 편심량을 더욱 더 크게 할 수 있다.

회전자(30)가 삽입된 샤프트(35)의 일단부는 상부 베어링(17)을 매개로 하여 케이스(13)에 삽입된다. 그리고 샤프트(35)의 타단부를 베이스(31)에 삽입하기 위해서, 베이스(31)에 구비된 지그 삽입홀(311)에 지그(미도시)를 삽입한 후 샤프트(35)의 삽입시 브러쉬(29)가 걸림되지 않도록 브러쉬(29)를 절곡시킨다. 그 후, 샤프트(35)의 타단부를 하부 베어링(37)을 매개로 하여 베이스(31)에 삽입한 후 지그를 제거하면 브러쉬(29)의 탄성력에 의해 브러쉬(29)가 정류자(27)를 탄성적으로 가압하게 된다. 그리고 브라켓(39)을 케이스(13)에 본딩 또는 용접 등에 의해 고정한 후 테이프(11)를 케이스(13)에 부착함으로써 진동모터의 조립이 완료된다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 다양한 변경예와 수정예도 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 브러쉬의 처짐 불량을 방지하고 접촉 안정성이 우수한 진동모터를 제공할 수 있다.

본 발명은 자기 효율을 크게 할 수 있고 토크를 크게 할 수 있는 진동모터를 제공할 수 있다.

Claims

상호 결합하여 외체를 형성하는 케이스 및 브라켓과;

상기 브라켓에 고정되는 베이스와;

상기 베이스와 상기 케이스에 회전 가능하게 삽입되며 둘레에 정류자가 구비된 샤프트와;

상기 베이스에 고정되어 상기 샤프트에 대해 수직 방향으로 탄성적으로 가압하면서 상기 정류자와 접촉하며 외부와 전기적으로 연결되는 브러쉬와;

상기 샤프트에 고정되어 상기 샤프트와 함께 회전하며 상기 정류자와 전기적으로 연결된 코일을 포함하는 회전자와;

상기 회전자의 일면에서 중심에 대해 편향되게 고정된 중량체와;

상기 코일에 대향하여 상기 케이스 및 상기 브라켓 중에서 적어도 하나에 고정되는 마그네트를 포함하는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 케이스와 상기 브라켓은 각각 철, 니켈 또는 이들의 합금에 의해 형성되는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 브라켓은 상기 베이스가 삽입되는 삽입공 및 상기 삽입공에 연해서 상향 돌출된 보스를 구비하며,

상기 베이스는 상기 보스에 안착되는 단턱을 구비하는 진동모터.
제 3 항에 있어서,

상기 베이스는 수지로 이루어지며,

상기 베이스와 상기 브라켓은 인서트 사출에 의해 결합되는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 중량체는 상기 회전자의 하면에 고정되며 철 또는 텅스텐 합금에 의해 이루어지는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 베이스는 상기 브러쉬를 절곡시키는 지그가 삽입될 수 있는 지그홀을 구비하는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 샤프트는 베어링을 매개로 하여 상기 베이스 및 상기 케이스에 각각 삽입되는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 회전자는 상기 코일을 고정하는 레진을 포함하는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 중량체는 상기 회전자의 하면에서 최외곽에 부착되는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 마그네트는 상기 케이스에 고정되는 상부 마그네트와 상기 브라켓에 고정되는 하부 마그네트를 포함하는 진동모터.