KR100813920B1 - 진동모터 및 오일리스 베어링 - Google Patents

진동모터 및 오일리스 베어링 Download PDF

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Abstract

오일리스 베어링 및 이를 구비하는 진동모터가 개시된다. 내부 공간을 갖는 하우징과, 하우징에 삽입되어 고정되는 오일리스 베어링과, 오일리스 베어링에 적어도 일단부가 삽입되는 샤프트를 포함하고, 오일리스 베어링은 샤프트의 외주면과 접하는 접촉부 및 접촉부에 연해서 형성되며 샤프트의 직경에 비해 큰 직경을 갖는 비접촉부를 포함하며, 비접촉부는 접촉부에 비해 상대적으로 외측에 위치하는 진동모터 및 오일리스 베어링은 진동모터의 특성을 개선하고 기계적인 소음을 줄임과 동시에 수명을 연장할 수 있다.
오일리스 베어링, 스러스트 오일리스 베어링, 샤프트

Description

진동모터 및 오일리스 베어링{VIBRATIONAL MOTOR AND OILESS BEARING}
도 1은 종래의 진동모터의 단면도.
도 2a는 도 1의 "A" 부분에 대한 확대 단면도.
도 2b는 도 2a의 상태에서 샤프트의 장시간 회전에 의해 오일리스 베어링의 내부가 마모된 상태를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도.
도 4는 도 3의 "B" 부분의 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동모터의 단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동모터의 단면도.
도 7은 도 6의 "C" 부분의 확대 단면도.
<도면 부호의 설명>
10, 40, 50: 진동모터
11: 케이스 13: 브라켓
15: 오일리스 베어링 15a: 접촉부
15b: 비접촉부 16: 플랜지
17: 샤프트 19: 로터
21: 인쇄회로기판 23: 로터몰드
25: 코일 27: 중량체
29: 마그네트 31: 리드와이어
33: 보강본드 35: 브러쉬
37: 와셔 39: 정류자
41: 브러쉬 43: 트러스트 와셔
본 발명은 진동모터 및 오일리스 베어링에 관한 것이다.
편심로터를 이용하는 진동모터는 최근 휴대용 전화기 또는 PDA 등과 같은 휴대용 단말기의 착신수단으로서 널리 사용되고 있다. 그리고 진동모터가 적용되는 휴대용 단말기와 같은 전자기기의 사양이 소형화 및 고성능화 되어 감에 따라서 진동모터 또한 소형화 및 고성능화 되어 가고 있으며, 이에 더하여 진동모터의 내구성이 중요한 문제로 대두되어 가고 있다.
도 1은 종래의 일반적인 진동모터를 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 진동모터는 케이스(1) 및 브라켓(2)에 오일리스 베어링(4)을 매개로 하여 샤프트(3)가 회전 가능하게 삽입되어 있으며, 샤프트(3)에는 코일(7) 및 중량체(8)를 구비하는 로터(6)가 삽입되어 샤프트(3)와 함께 회전한다. 그리고 로터(6)의 하 면에는 브러쉬(5)와 접하는 정류자(미도시)가 구비되어 있으며, 인쇄회로기판(9) 및 브러쉬(5)를 통해 입력된 전류는 정류자를 통하여 코일(7)로 인가되어 전기장을 형성한다.
그리고 인쇄회로기판(9) 상에 위치하는 마그네트(10)는 자기장을 생성하며, 코일(7)에 의해 생성되는 전기장과 마그네트(10)에 의해 생성되는 자기장의 상호 작용에 의해 로터(6)가 회전한다. 로터(6)에는 편심된 중량체(8)가 위치하고 있는데, 이로 인해 로터(6)의 회전에 의해 진동이 발생하게 되는 것이다.
샤프트(3)의 양단부에는, 샤프트(3)와 케이스(1) 그리고 샤프트(3)와 브라켓(2) 사이의 마찰을 줄이고 샤프트(3)의 회전을 원활하게 하기 위해서 오일리스 베어링(4)이 각각 삽입된다. 오일리스 베어링(3)으로는 일반적으로 오일리스 베어링(oiless bearing)이 사용되는데, 오일리스 베어링은 소결 금속재로 다공질상으로 형성되어 여러 종류의 모터 회전축을 지지하는 용도로 사용된다. 오일리스 베어링의 내부에는 오일을 함유하는 오일 함침부재가 구비되어 있으며, 오일 함침부재에 함침된 오일이 샤프트의 회전에 의해 외부로 유출되면서 윤활작용을 하게 되는 것이다.
도 2a는 샤프트(3)의 일단부가 오일리스 베어링(4)에 삽입되어 있는 상태를 도시한 단면도이다. 오일리스 베어링(4)은 케이스(1) 및 브라켓(2) 등에 삽입되어 고정되며 그 내주면의 일부는 샤프트(3)와 접하고 있다. 따라서 샤프트(3)와 오일리스 베어링(4)의 접합면에는 샤프트(3)의 회전에 의해 마찰력이 작용하며, 도 2b에 도시된 바와 같이, 이러한 마찰력은 오일리스 베어링(4)의 내주면에 마모부(4a)를 생성한다. 그러나 샤프트(3)와 접하지 않는 오일리스 베어링(4)의 내주면에는 마찰력이 생성되지 않기 때문에 마모가 발생하지 않는다(도 2b의 4b).
그러나 모터의 자세가 변하거나 로터(6)에 대한 브러쉬(6)의 지지력이 안정적이지 않는 경우, 또는 외부로부터 로터(6)가 축방향으로 움직일 수 있는 힘이 작용하는 경우에는, 샤프트(3)는 오일리스 베어링(4)의 비마모부(4b)와 접하면셔 회전할 수 있다. 이때, 마모부(4a)와 비마모부(4b)의 경계를 샤프트(3)가 이동할 때와 비마모부(4b)에 샤프트(3)가 지지되어 운전하는 경우에 모터에 인가되는 부하의 변동으로 인해 모터의 특성이 악화되고 기계적인 소음이 발생하게 된다. 그리고 이와 같이 샤프트(3)가 비마모부(4b)에 의해 지지되는 경우는 오일리스 베어링(4)의 수명을 단축시키는 원인이 되기도 한다.
본 발명은 진동모터의 특성을 개선하고 기계적인 소음을 줄임과 동시에 수명을 연장할 수 있는 오일리스 베어링 및 이를 구비하는 진동모터를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 진동모터는 내부 공간을 갖는 하우징과, 하우징에 삽입되어 고정되는 오일리스 베어링과, 오일리스 베어링에 적어도 일단부가 삽입되는 샤프트를 포함하고, 오일리스 베어링은 샤프트의 외주면과 접하는 접촉부 및 접 촉부에 연해서 형성되며 샤프트의 직경에 비해 큰 직경을 갖는 비접촉부를 포함하고, 비접촉부는 접촉부에 비해 상대적으로 외곽에 위치한다.
본 발명에 따른 진동모터의 실시예들은 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 하우징은 브라켓 및 브라켓과 결합하여 내부 공간을 형성하는 케이스를 포함하고, 브라켓 및 케이스는 오일리스 베어링이 삽입되는 보스를 각각 구비하며, 보스에는 오일리스 베어링이 각각 삽입된다. 그리고 오일리스 베어링의 일단부에는 외향 돌출된 플랜지가 형성되어 있고, 플랜지의 저면은 보스의 단부와 접할 수 있다. 또한, 샤프트의 일단부는 비접촉부의 내부에 위치할 수 있고 샤프트의 일단부는 라운드가 형성되어 있으며, 라운드는 스러스트 오일리스 베어링과 접할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 오일리스 베어링은 중앙에 샤프트가 삽입되는 관통공을 가지고, 관통공은 샤프트와 접하는 접촉부와, 접촉부에 연해서 형성되며 샤프트의 직경에 비해 확대된 직경을 갖는 비접촉부를 갖는다. 그리고 오일리스 베어링의 일단부에는 외향 돌출된 플랜지가 형성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 오일리스 베어링 및 이를 구비하는 진동모터의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터(10)는 케이스(11) 및 브라켓(13)으로 이루어지는 외체를 구비하며, 케이스(11) 및 브라켓(13)의 중앙에는 오일리스 베어링(15)이 삽입되는 보스(12, 14)가 각각 형성되어 있다. 그리고 오일리스 베어링(15)을 매개로 하여 케이스(11) 및 브라켓(13)에 삽입되는 샤프트(17)의 소정의 위치에는 진동을 유발하는 로터(19)가 고정되어 있다. 또한, 브라켓(13)의 상면에는 마그네트(29) 및 브러쉬(35)가 고정되어 있으며, 브러쉬(35)는 로터(19)의 하면과 접한다.
오일리스 베어링(15)은 샤프트(17)가 삽입될 수 있는 관통공이 형성되어 있는 오일리스 베어링(oiless bearing)으로서, 그 내주면은 샤프트(17)의 외주면과 접하는 접촉부(15a) 및 샤프트(17)의 외주면과는 접하지 않는 비접촉부(15b)로 이루어진다. 따라서 샤프트(17)는 항상 접촉부(15a)에만 접하고 있으며, 외부의 충격 또는 브러쉬(35)에 의한 지지력의 변화에 의해 샤프트(17)가 상하 방향으로 이동하더라도 그 외주면이 항상 접촉부(15a)의 전부와 접할 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 진동모터(10)의 오일리스 베어링(15)은 도2b에 도시된 바와 같이 마모부(4a) 및 비마모부(4b) 사이에 단차가 발생하지 않기 때문에 모터의 진동특성, 예를 들면 수명, 내구성, 진동 및 소음 특성을 향상할 수 있게 된다.
브라켓(13)은 원판 형상을 가지며 그 상부에는 마그네트(29), 브러쉬(35) 및 인쇄회로기판(21)이 위치한다. 그리고 브라켓(13)의 중앙에는 상향 돌출된 보스(boss, 14)가 형성되어 있으며, 보스(14)의 내부에는 오일리스 베어링(15)이 삽입되어 고정된다. 케이스(11)는 브라켓(13)과 동일한 원형 단면을 가지고 브라 켓(13)과 결합하여 일정한 내부 공간을 형성한다. 케이스(11)의 중앙에는 브라켓(13)의 보스(14)에 대응하는 보스(12)가 하향 돌출되어 있으며, 그 내부에는 오일리스 베어링(15)이 삽입되어 고정된다.
오일리스 베어링(15)은 보스(12, 14)에 각각 압입되어 고정되는 오일리스 베어링(15)으로서, 오일리스 베어링(15)의 내부에는 샤프트(17)가 삽입된다. 오일리스 베어링(15)은 샤프트(17)의 외주면과 접하면서 샤프트(17)의 회전을 원활하게 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 오일리스 베어링(15)의 내주면에는 샤프트(17)의 외주면과 접하는 접촉부(15a) 및 접촉부(15a)에서 확경되어 샤프트(17)의 외주면과 접하지 않는 비접촉부(15b)가 형성되어 있다.
접촉부(15a)에는 도 4에 도시된 바와 같이 샤프트(17)의 외주면과 항상 접한다. 따라서 샤프트(17)가 회전하면 접촉부(15a)의 내주면에 함침되어 있는 오일(미도시)이 유출되면서 접촉부(15a)의 내주면과 샤프트(17)의 외주면 사이에 오일막(oil film)이 형성되어 샤프트(17)의 회전을 원활하게 하는 것이다. 그리고 접촉부(15a)와 샤프트(17)의 접합면에는 마찰에 의한 마모가 발생할 수 있는데, 이러한 마찰은 접촉부(15a) 내주면 전체에 걸쳐서 형성된다. 따라서 샤프트(17)가 외부의 충격 또는 브러쉬(35)의 지지력 변화에 의해 상하 방향으로 이동하여도 항상 접촉부(15a)와 접하게 되고, 접촉부(15a)와 비접촉부(15b) 사이에 단차가 발생하지 않는다.
비접촉부(15b)는 접촉부(15a)에 연해서 오일리스 베어링(15)의 내부에 형성된 부분으로서, 접촉부(15a)에 비해 확대된 직경, 즉 샤프트(17)의 직경에 비해 다 소 큰 직경을 갖는다. 따라서 비접촉부(15b)는 샤프트(17)의 외주면과 접하지 않는다. 그리고 비접촉부(15b)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 접촉부(15a)에 비해서 샤프트(17)의 단부 즉 케이스(11) 또는 브라켓(13)의 외측을 향하고 있기 때문에, 샤프트(17)는 항상 접촉부(15a)에만 접하게 된다.
샤프트(17)는 오일리스 베어링(15)에 양 단부가 각각 삽입되어 로터(19)와 함께 회전한다. 샤프트(17)는 일반적으로 스틸 등과 같은 강성이 있는 재질에 의해 제작된다. 샤프트(17)의 직경은 오일리스 베어링(15)의 접촉부(15a)의 직경과 실질적으로 동일하다. 그리고 샤프트(17)의 일 단부에서 일부는 접촉부(15a)와 접하고 나머지 일부는 비접촉부(15b)에 삽입된 상태에서 외주면은 비접촉부(15b)와는 접하지 않는다. 따라서 샤프트(17)는 외부의 충격 등에 의해서도 항상 접촉부(15a)와 접하게 되고, 또 도 2b에서와 같은 오일리스 베어링 내부의 단차가 발생하지 않는다.
로터(19)에는 기재(20) 상에 코일(25) 및 중량체(27)가 로터몰드(23)에 의해 고정되어 있고, 기재(20)의 하면에는 브러쉬(35)와 전기적으로 접촉되어 있는 정류자(미도시)가 형성되어 있다. 로터(19)는 샤프트(17)의 소정의 위치에 삽입되어 고정된다. 브러쉬(35)와 접촉되어 있는 정류자를 통해 입력된 전류는 코일(25)로 유입되는데, 이로 인해 코일(25)의 주위에 전기장이 형성된다. 중량체(27)는 로터(19)의 회전 중심에 대해 편심되게 위치하기 때문에 로터(19)의 회전에 의해 일정량의 진동이 발생하게 된다. 로터(19)의 상면 및/또는 하면과 오일리스 베어링(15) 사이에는 와셔(37)가 삽입되어 있기 때문에, 로터(19)가 샤프트(17)에 대해 상하 방향으로의 이동이 방지될 수 있다.
브라켓(13)의 상면에는 인쇄회로기판(21)이 위치하는데, 인쇄회로기판(21)에는 브러쉬(35)가 전기적으로 결합되어 있다. 브러쉬(35)는 로터(19)의 하면을 탄성적으로 지지함과 동시에 정류자와 접한다. 그리고 인쇄회로기판(21) 상에는 마그네트(29)가 위치하고 있다. 마그네트(29)는 로터(19)의 코일(25)과 대향되게 위치하며, 마그네트(29)에 의해 생성된 자기장과 코일(25)에 의해 생성된 전기장의 상호 작용에 의해 로터(19)를 회전하게 하는 전자기력이 발생하게 된다. 인쇄회로기판(21)은 리드와이어(31)에 의해 외부의 장치와 전기적으로 연결되며, 인쇄회로기판(21)과 리드와이어(31)의 접합부에는 리드와이어(31)의 이탈 방지 및 먼지 또는 습기 등의 침입을 방지하기 위해서 보강본드(33)가 형성되어 있다.
도 3 내지 도 4를 참조하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터(10)의 작동에 대해서 설명하기로 한다.
리드와이어(31) 및 인쇄회로기판(21)을 통해서 브러쉬(35)에 전류가 공급되는데, 브러쉬(35)는 로터(19)의 하면에 형성된 정류자(미도시)와 전기적으로 접한다. 따라서 로터(19)의 회전에 의해 브러쉬(35)와 정류자가 순차적으로 접하면서 정류자로 전류가 유입되고, 정류자는 코일(25)과 연결되어 있기 때문에 코일(25)에 전류가 유입된다. 이로 인해 코일(25)의 주위에는 전기장이 형성된다.
그리고 코일(25)은 마그네트(29)와 대향되게 위치하기 때문에, 코일(25)의 주변에 형성된 전기장 및 마그네트(29)의 주위에 형성된 자기장이 상호 작용함으로써 로터(19)를 구동시키는 전자기적인 힘이 발생하게 된다. 로터(19)는 그 회전 중 심이 되는 샤프트(17)에 대해 편향되게 위치하는 중량체(27)를 갖기 때문에, 로터(19)의 회전에 의해 일정한 진동이 발생하게 되고 이와 같이 생성된 진동은 샤프트(17)를 통해 케이스(11) 및 브라켓(13)으로 전달되는 것이다.
로터(19)에는 코일(25) 및 중량체(25) 등이 위치하기 때문에 그 중량이 다른 부품에 비해서 상대적으로 크다. 따라서 진동모터(10)의 낙하 등과 같은 외부의 충격이 작용하면 로터(19) 및 로터(19)가 고정되어 일체로 회전하는 샤프트(17)가 상하 방향으로 이동할 수 있다. 그러나 본 실시예에 따른 진동모터(10)의 오일리스 베어링(15)은 샤프트(17)가 이동할 수 있는 방향에 대해서 비접촉부(15b)가 형성되어 있기 때문에, 도 2a 내지 도 2b에 도시된 진동모터(10)에서와 같은 기계적인 소음 또는 진동 등이 발생하지 않고 항상 접촉부(15a)와 접하게 된다.
이하에서는 도 5를 참조하면서 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동모터(40)에 대해서 설명하기로 한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동모터(40)에서 오일리스 베어링(41)을 제외한 나머지 구성은 도 3 내지 도 4를 통해 설명한 진동모터(10)의 구성과 동일하다. 따라서 이하에서는 오일리스 베어링(41)을 중심으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동모터(40)에 대해서 설명하기로 한다.
오일리스 베어링(41)에는 샤프트(17)가 삽입되어 샤프트(17)의 회전을 원활하게 하며, 그 내부에는 샤프트(17)의 외주면과 접하는 접촉부(41a) 및 접촉부(41a)에 연해서 형성되며 확대된 직경을 갖고 샤프트(17)와 접촉하지 않는 비접촉부(41b)가 형성되어 있다. 그리고 오일리스 베어링(41)의 일단부에는 외향 돌출된 플랜지(43)가 형성되어 있다. 플랜지(43)는 케이스(11) 또는 브라켓(13)의 보 스(12, 14)의 일단부와 접하면서 오일리스 베어링(41)이 보스(12, 14)에 견고하게 압입될 수 있도록 한다. 이로 인해 오일리스 베어링(41)의 이탈이 방지될 뿐만 아니라 샤프트(17)의 진동이 방지될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동모터(50)에 대해서 도 6을 참조하면서 설명하기로 한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동모터(50)는 샤프트(57), 정류자(59) 및 브러쉬(53)의 구성을 제외하고는 상기 도 5를 통해 설명한 진동모터(40)와 그 구성 및 작동이 동일하다. 따라서 이하에서는 샤프트(57)와 브러쉬(53) 및 정류자(59)에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브러쉬(53)는 베이스몰드(61)에 고정되어 샤프트(57)의 내측을 향하도록 배치된다. 그리고 샤프트(57)의 외주면에는 정류자(59)가 샤프트(57)의 둘레에 배치되어 있으며, 브러쉬(53)는 정류자(59)에 대해 접선 방향으로 탄성적으로 접한다. 샤프트(57)의 일단부 또는 양단부는 라운딩(rounding)되어 있고, 그 일단부는 스러스트 와셔(55)와 접하고 있다. 따라서 샤프트(57)는 스러스트 와셔(55) 및 그 일단부에 형성된 라운드에 의해 원활하게 회전한다.
그리고 본 실시예에 따른 진동모터(50)는 브라켓(13)의 상면 뿐만 아니라 케이스(11)의 내측에도 마그네트(29)가 부착되어 있다. 따라서 마그네트(29)에 의해 생성되는 자기장의 세기가 커지기 때문에 로터(19)의 진동량을 크게 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 다양한 변경예와 수 정예도 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 진동모터의 특성을 개선하고 기계적인 소음을 줄임과 동시에 수명을 연장할 수 있는 오일리스 베어링 및 이를 구비하는 진동모터를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 내부 공간을 갖는 하우징과;
    상기 하우징에 삽입되어 고정되는 오일리스 베어링과;
    상기 오일리스 베어링에 적어도 일단부가 삽입되는 샤프트를 포함하고,
    상기 오일리스 베어링은 상기 샤프트의 외주면과 접하는 접촉부 및 상기 접촉부에 연해서 형성되며 상기 샤프트의 직경에 비해 큰 직경을 갖는 비접촉부를 구비하며, 상기 비접촉부는 상기 접촉부에 비해 외곽에 위치하고,
    상기 하우징은 브라켓 및 상기 브라켓과 결합하여 내부 공간을 형성하는 케이스를 포함하고, 상기 브라켓 및 상기 케이스는 상기 오일리스 베어링이 삽입되는 보스를 각각 구비하며, 상기 보스에는 상기 오일리스 베어링이 각각 삽입되고,
    상기 오일리스 베어링의 일단부에는 외향 돌출된 플랜지가 형성되어 있으며, 상기 플랜지의 저면은 상기 보스의 단부와 접하는 진동모터.
  4. 내부 공간을 갖는 하우징과;
    상기 하우징에 삽입되어 고정되는 오일리스 베어링과;
    상기 오일리스 베어링에 적어도 일단부가 삽입되는 샤프트를 포함하고,
    상기 오일리스 베어링은 상기 샤프트의 외주면과 접하는 접촉부 및 상기 접촉부에 연해서 형성되며 상기 샤프트의 직경에 비해 큰 직경을 갖는 비접촉부를 구비하며,
    상기 비접촉부는 상기 접촉부에 비해 외곽에 위치하고, 상기 샤프트의 일단부는 상기 비접촉부의 내부에 있는 진동모터.
  5. 내부 공간을 갖는 하우징과;
    상기 하우징에 삽입되어 고정되는 오일리스 베어링과;
    상기 오일리스 베어링에 적어도 일단부가 삽입되는 샤프트를 포함하고,
    상기 오일리스 베어링은 상기 샤프트의 외주면과 접하는 접촉부 및 상기 접촉부에 연해서 형성되며 상기 샤프트의 직경에 비해 큰 직경을 갖는 비접촉부를 구비하며, 상기 비접촉부는 상기 접촉부에 비해 외곽에 위치하며, 상기 샤프트의 일단부는 라운드가 형성되어 있고, 상기 라운드는 스러스트 오일리스 베어링과 접하는 진동모터.
  6. 삭제
  7. 중앙에 샤프트가 삽입되는 관통공을 가지고,
    상기 관통공은 상기 샤프트와 접하는 접촉부와;
    상기 접촉부에 연해서 형성되며 상기 샤프트의 직경에 비해 확대된 직경을 갖는 비접촉부를 가지며,
    상기 오일리스 베어링의 일단부에는 외향 돌출된 플랜지가 형성되어 있는 오일리스 베어링.
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