KR100821717B1 - 코인형 진동모터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 코인형 진동모터는, 케이스; 상기 케이스에 고정된 고정자; 상기 케이스에 상기 고정자에 대해 회전 가능하게 설치되며, 인쇄회로기판상에 서로 이격된 상태로 환형으로 배치된 복수의 정류자편을 가지는 회전자; 및 상기 정류자편들에 전류를 공급하도록 그 정류자편들에 슬라이딩가능하게 접촉된 브러시;를 포함하며, 상기 정류자편들 사이에 틈새가 없도록 그 정류자편의 면들 중 상기 브러시와 접촉하는 면과 동일한 높이로 채워진 부도체층을 포함하며, 그 부도체층의 제조방법 을 포함하는 점에 특징이 있다.

Description

코인형 진동모터 및 그 제조방법{Coin type vibration motor and manufacturing method thereof}

도1은 일반적인 코인형 진동모터의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도2는 종래 코인형 진동모터의 정류자를 도시한 개략적 사시도이다.

도3은 도2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도이다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정류자를 도시한 개략적 사시도이다.

도5는 도4에 도시된 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...진동모터 15...케이스

20...하부케이스 21...상부케이스

30...고정자 32...제1기판

34...마그네트 36...회전축

40...회전자 42...권선코일

44...제2기판 45...정류자

46...절연부재 47...부도체층

50...브러시 455...정류자편

본 발명은 휴대폰 등에 사용되는 코인형 진동모터에 관한 것으로서, 특히 회전자에 포함된 정류자의 회전에 따라 그 정류자와 접촉된 브러시와의 마찰 상태를 개선하여 그 정류자의 수명을 현저하게 향상시킨 코인형 진동모터에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰이나 호출기 등에 내장되어 진동 착신기능을 제공하는 진동 모터에는 바(bar)형과 코인(coin)형이 있으며, 도 1에는 직경이 두께보다 상대적으로 큰 외형을 갖는 코인형 진동모터를 도시하였다.

도 1을 참조하면, 진동모터(1)는 고정부재인 고정자(30)와, 회전부재인 회전자(40), 및 상기 고정자(30)와 회전자(40)를 전기적으로 연결하는 브러시(50)로 이루어진다.

상기 고정자(30)는 하부케이스(20)와, 그 하부케이스(20)의 상부면에 접합 등에 의해 부착되는 회로가 인쇄된 제1기판(32)과, 이 제1기판(32)에 부착되는 예컨대 도넛 형상의 마그네트(34)를 포함한다.

또한, 상기 하부케이스(20) 상부는 한쪽이 개방된 캡형상의 상부케이스(21)에 의해 덮여지며, 상기 하부케이스(20)와 상기 상부케이스(21)는 회전축(36)에 의해 연결되어 강제 끼움 등에 의해서 견고하게 결합된다.

상기 회전축(36)에는 상기 고정자(30)에 대해 회전 가능한 회전자(40)가 장착된다.

상기 회전자(40)는 상기 회전축(36)에 편심 지지되는 제2기판(44)과, 상기 제2기판(44)의 아래면 중심부에 원형으로 배열되는 정류자(45)와, 상기 제2기판(44)의 상부면에 부착되는 권선코일(42)과, 이 권선코일(42)의 부착면을 제외한 제2기판(44)의 상부면을 채우는 절연부재(46)를 포함하고 있다.

한편, 정류자(45)는 다수개의 정류자편(455)이 미세한 간격으로 이격되어 전체적으로 원형을 이루는 형상으로 배열되어 있다.

또한, 상기 권선코일(42)은 편심 구조의 제2기판(44) 양측에 위치한다.

그리고 상기 절연부재(46)는 일반 수지재를 이용하여 사출에 의해서 성형된다.

상기 고정자(30)와 회전자(40)간의 전기적 연결은 상술한 바와 같이 브러시(50)를 통해 이루어진다. 상기 브러시(50)는 통상적으로 한 쌍으로 이루어진다. 도 1 에서의 괄호 내의 참조번호 10은 후술하는 본 발명의 설명을 위해 부여해 둔 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 이들 브러시(50)는 일정한 거리로 서로 이격되어 마주보며 나란하게 배치되며, 상기 브러시(50)의 일단부는 제1기판(32)의 인쇄된 회로에 납땜에 의해 고정 연결되고, 타단부는 상기 정류자(45)의 정류자편(455)들에 슬라이딩 접촉된다. 상기 정류자편(455)들은 상기 브러시(50)와 슬라이딩 접촉되면서 회전하게 된다.

그런데, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 정류자편들은 전기적으로 부도체인 수지판 위에 동박으로 도금층을 형성한 다음 그 도금층을 정류자편(455) 형상만을 남겨두고 나머지 부분을 에칭 등의 방법으로 제거함으로써 형성되도록 되 어 있다. 이와 같이 제1기판(32)상에 형성된 정류자편(455)들은 제1기판(32)으로부터 돌출될 수 밖에 없다. 따라서, 상기 정류자편(455)들 사이에는 이격된 틈이 발생하게 된다. 이렇게 이격된 틈은 상기 정류자편(455)들이 브러시(50)에 의해 전류를 공급받아 회전하는 도중에 상기 브러시(50)와 상기 정류자편(455)들의 접촉상태가 순간적으로 불연속적이 되는 원인을 제공한다. 따라서, 상기 브러시(50)가 상기 정류자편(455)들에 일정한 압력으로 접촉되어 슬라이딩 되지 않고 그 압력이 변하게 되므로 정류자편(455)들과 브러시(50)간에 작용하는 마찰력이 달라지게 된다. 그 결과 상기 정류자편(455)들의 접촉면이 기계적으로 마모되는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이 정류자편(455)들의 접촉면에 마모가 발생하게 되면 상기 브러시(50)와의 전기적인 접촉이 불안정하게 된다. 그 결과 코인형 진동모터(1) 전체적으로 노이즈가 발생할 뿐만 아니라, 그 코인형 모터(1)의 수명을 단축시키는 주요 원인이 된다.

종래에도 이러한, 정류자편(455)들 사이의 불연속성을 감소시키기 위하여 그 정류자편(455)들 사이에 정류자(45)의 회전기능에 영향을 미치지 않는 더미 세그먼트(전기적으로 단절된 정류자편)를 배치하는 구조의 진동모터(대한민국 등록특허 제0284887호)가 있었다.

그러나 이러한 구조를 가지는 진동모터(대한민국 등록특허 제0284887호)는 정류자편들 간격이 상대적으로 큰 종래의 초기 형태의 정류자 구조에서 발생하는 문제점을 감소시키기 위한 것으로서 전기적으로 도체인 더미 세그먼트를 정류자편들 사이에 배치함으로써 브러시와 정류자편들 사이의 마찰 상태를 보다 안정적으 유지하고자 하는 기술이다. 이와 같은 구조에 있어서고 정류자편들과 더미 세그먼트들 사이에는 역시 틈이 존재할 수 밖에 없고, 만약에 그 틈이 존재하지 않는 경우 상기 정류자편들과 더미 세그먼트가 서로 통전됨으로써 정류자의 기능을 상실하는 문제점이 있다. 또한 현실적으로 상기 정류자편들 사이가 상대적으로 큰 경우에는 이와 같은 구조가 가능하나 현재와 같이 미세한 인쇄회로기판상에 형성되는 정류자편들 사이에 그와 같은 구조를 실현하는 것은 거의 불가능하다. 이와 같은 종래기술의 근본적인 문제점은 정류자편들 간에 물리적으로 단절된 틈이 존재한다는 점에 원인이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안은 상술한 정류자편들간에 그 정류자편의 높이와 동일한 높이로 부도체층을 형성시킴으로써 브러시와 접촉하는 정류자편들의 면들이 물리적으로 연속성을 가지도록 구조를 개선하여 정류자의 마모를 획기적으로 방지할 수 있는 코인형 진동모터를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 진동모터는, 케이스;

상기 케이스에 고정된 고정자;

상기 케이스에 상기 고정자에 대해 회전 가능하게 설치되며, 인쇄회로기판상에 서로 이격된 상태로 환형으로 배치된 복수의 정류자편을 가지는 회전자; 및

상기 정류자편들에 전류를 공급하도록 그 정류자편들에 슬라이딩가능하게 접 촉된 브러시;를 포함하는 코인형 진동모터에 있어서,

상기 정류자편들 사이에 틈새가 없도록 그 정류자편의 면들 중 상기 브러시와 접촉하는 면과 동일한 높이로 채워진 부도체층을 포함하는 점에 특징이 있다.

상기 부도체층은 수지로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 부도체층을 형성하는 방법에 있어서,

상기 정류자편들 사이에 액상의 수지를 도포하는 단계;

상기 정류자편들 사이에 도포된 액상의 수지를 건조시키는 단계; 및

상기 건조된 수지를 상기 브러시와 접촉하는 정류자편의 면과 동일한 높이로 연마하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 코인형 진동모터의 구조를 설명하기 위한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정류자를 도시한 개략적 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.

도 1 및 도 4 내지 도 5를 참조하면 본 실시예의 진동모터(10)는 케이스(15)와 고정자(30)와 회전자(40)와 브러시(50)를 포함하고 있다.

상기 케이스(15)는 도 1에 도시된 종래의 진동모터(1)와 마찬가지로 하부케이스(20)와 상부케이스(21)를 포함하고 있다. 즉, 상기 하부케이스(20)의 상부는 한쪽이 개방된 캡형상의 상부케이스(21)에 의해 덮여지며, 상기 하부케이스(20)와 상기 상부케이스(21)는 회전축(36)에 의해 연결되어 강제 끼움 등에 의해서 견고하 게 결합된다.

상기 고정자(30)는 상기 케이스(20)의 상부면에 접합 등에 의해 부착되는 회로가 인쇄된 제1기판(32)과, 그 제1기판(32)에 부착되는 예컨대 도넛 형상의 마그네트(34)를 포함하고 있다.

상기 회전자(40)는 제2기판(44)과, 정류자(45)를 포함하고 있다. 상기 회전자(40)는 상기 고정자(30)와 이격되어 상기 고정자(30)에 대해 회전가능하게 설치되어 있다. 더 상세하게는, 상기 회전자(40)는 예컨대 오일리스(oiless) 베어링 등에 의해 상기 고정자(30)에 대해 회전 가능하도록 상기 회전축(36)에 설치되어 있다.

상기 제2기판(44)은 인쇄회로기판으로서 상기 회전축(36)에 편심 지지되어 있다. 상기 제2기판(44)의 아래면에는 정류자(45)가 원형으로 배치되어 있다. 상기 정류자편(455)들에 전류를 공급하도록 그 정류자편(455)들에 슬라이딩가능하게 접촉된 브러시(50)가 전기적으로 그 정류자편(455)들에 연결되어 있다. 상기 브러시(50)는 상기 고정자(30)와 상기 회전자(40)사이에 전기를 통하게 하여 상기 마그네트(34)와 상기 권선코일(42)의 전자기적 상호작용에 의하여 상기 회전자(40)가 상기 고정자(30)에 대해 회전하게 하는 매개체 역할을 하는 것이다.

상기 정류자(45)는 복수의 정류자편(455)을 포함하고 있다. 상기 정류자편(455)들은 서로 이격된 상태로 환형으로 배치되어 있다. 상기 정류자편(455)들은 전기적으로 상기 제2기판(44)의 전기회로와 연결되어 있다. 상기 정류자편(455)들 사이에는 틈새가 없도록 부도체층(47)으로 채워져 있다. 또한 상기 부도체층(47)은 상기 정류자편(455)의 면들 중 상기 브러시(50)와 접촉하는 면과 동일한 높이로 형성되어 있다. 상기 부도체층(47)은 상기 정류자편(455)들의 면들이 상기 브러시(50)와 접촉하면서 회전하는 도중에 그 브러시(50)와 일정한 압력을 가지며 회전하도록 하기 위해 마련된 것이다. 상기 부도체층(47)은 수지 등과 같이 전기적으로 전도성이 없는 물질로 이루어져 있다. 상기 부도체층(47)을 형성하는 방법은 여러가지가 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 먼저, 상기 정류자편(455)들 사이에 액상의 수지를 도포한다. 그런 다음, 오븐(oven)에서 130℃ 내지 200℃ 정도의 온도범위에서 30분 내지 1시간 정도 건조시킨다. 이와 같은 과정을 거치면 상기 정류자편(455)들 사이에 도포된 액상의 수지가 건조되어 고체 상태가 된다. 그런 다음, 상기 고체 상태로 건조된 수지를 사포(sand paper)나, 회전롤러, 그라인더 등을 사용하여 상기 브러시(50)와 접촉하는 정류자편(455)의 면과 동일한 높이로 연마(sanding)한다. 이와 같은 과정에 의해 상기 브러시(50)와 접촉하는 정류자편(455)들의 면은 상기 부도체층(47)에 의해 물리적으로 연속하여 연결되므로 상기 브러시(50)는 그 정류자편(455)들과 일정한 압력을 가지면서 연속된 상태로 슬라이딩된다.

상기 제2기판(44)의 상부면에는 권선코일(42)이 배치되어 있다. 상기 제2기판(44)에는 상기 권선코일(42)이 부착된 부분을 제외하고는 절연부재(46)가 배치되어 있다. 상기 권선코일(42)은 상기 회전축(36)을 중심으로 제2기판(44)의 양측에 배치되어 있다. 상기 절연부재(46)는 일반 수지재를 이용하여 사출에 의해서 성형될 수 있다.

이하, 이러한 구조를 가지는 본 발명에 따른 진동모터(10)의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 진동모터(10)에 전원이 인가되어 작동하는 경우에 상기 브러시(50)의 작용에 유의하여 상기 진동모터(10)의 작용을 설명하기로 한다.

상기 진동모터의 제1기판(32)을 통하여 전원이 인가되면, 상기 브러시(50) 중 양극 쪽에 연결된 브러시(50)는 상기 제1기판(32)에 일단부가 고정되어 있고, 타단부가 상기 제2기판(44)의 하부면에 배치된 정류자(45)에 접촉되어 있으므로, 전류가 상기 제1기판(32)으로부터 상기 제2기판(44)으로 흐르게 된다. 한편, 음극 쪽에 연결된 다른 브러시(50)는 상기 제2기판(44)으로 들어온 전류가 다시 상기 제1기판(32)으로 흐르게 하는 역할을 하게 된다. 이와 같이 상기 브러시(50)를 통해서 상기 고정자(30)로부터 상기 회전자(40)로 전류가 흐르게 된다. 이 과정에서 상기 고정자(30)에 설치된 마그네트(34)와, 상기 회전자(40)에 설치된 권선코일(42)이 전자기적 상호작용을 하게 된다. 그 결과, 상기 회전자(40)가 상기 고정자(30)에 대해 회전하게 된다.

이 과정에서 상기 브러시(50)는 상기 정류자편(455)들을 가압하는 상태에 있게된다. 상기 정류자편(455)들은 상기 전자기적 상호작용에 의해 회전하게 되며 상기 브러시(50)는 상대적으로 정지상태에 있으므로 상기 정류자편(445)들과 브러시(50) 간에는 마찰력이 발생하게 된다. 그런데, 상기 정류자편(455)들 사이는 그 정류자편(455)들의 표면과 동일한 높이로 부도체층(47)이 형성되어 있기 때문에 상기 브러시(50)가 받는 압력은 항상 일정하게 된다. 그 결과 상기 정류자편(455)들 과 브러시(50)는 상기 부도체층(47)의 존재로 인하여 항상 일정한 압력으로 상호 가압된 상태로 상대 회전하기 때문에 브러시(50)와 정류자편(455)들의 접촉상태가 안정적이다. 그 결과 종래 부도체층(47)이 존재하지 않아서 발생하던 브러시(50)와 정류자편(455)들 간의 불연속적인 접촉문제가 해소됨으로써, 기계적인 마찰의 안정성 및 전기적인 접촉의 안정성이 확보되어 코인형 진동모터(10)의 노이즈가 발생하지 않게 된다. 그 결과 상기 정류자편(455)들의 내구성이 현저히 증가하는 효과가 있다. 그 결과 전체적으로 코인형 진동모터(10)의 수명이 현저하게 증가하는 효과가 있으며, 노이즈 발생이 현저히 감소되는 효과가 있다.

본 실시예에 있어서는, 상기 부도체층은 수지로 이루어진 것으로 서술하였으나, 상기 부도체층은 전기적으로 부도체인 소재를 사용하는 경우라면 수지가 아닌 경우라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

본 실시예에 있어서는, 상기 부도체층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 정류자편들 사이에 액상의 수지를 도포하는 단계; 상기 정류자편들 사이에 도포된 액상의 수지를 건조시키는 단계; 및 상기 건조된 수지를 상기 브러시와 접촉하는 정류자편의 면과 동일한 높이로 연마하는 단계;를 포함하는 것으로 서술하였으나, 상기 부도체층의 형성 방법은 본 발명의 실시예에 한정되는 것이 아니며 다양한 방법에 의해 실현 가능하다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시예가 구체화될 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 코인형 진동모터는, 상기 정류자편들 사이는 그 정류자 표면들과 동일한 높이로 부도체층이 형성되어 있기 때문에 상기 브러시가 받는 압력은 항상 일정하게 된다. 그 결과 상기 정류자편들과 브러시는 상기 부도체층의 존재로 인하여 항상 일정한 압력으로 상호 가압된 상태로 상대 회전하기 때문에 브러시와 정류자편들의 접촉상태가 안정적이 된다. 그 결과 종래 부도체층이 존재하지 않아서 발생하던 브러시와 정류자편들 간의 불연속적인 접촉문제가 해소됨으로써, 기계적인 마찰의 안정성 및 전기적인 접촉의 안정성이 확보되어 코인형 진동모터의 노이즈가 발생하지 않게 된다. 그 결과 상기 정류자편들의 내구성이 현저히 증가하는 효과가 있다. 그 결과 전체적으로 코인형 진동모터의 수명이 현저하게 증가하는 효과가 있으며, 노이즈 발생이 현저히 감소되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 케이스;

   상기 케이스에 고정된 고정자;

   상기 케이스에 상기 고정자에 대해 회전 가능하게 설치되며, 인쇄회로기판상에 서로 이격된 상태로 환형으로 배치된 복수의 정류자편을 가지는 회전자; 및

   상기 정류자편들에 전류를 공급하도록 그 정류자편들에 슬라이딩가능하게 접촉된 브러시;를 포함하는 코인형 진동모터에 있어서,

   상기 정류자편들 사이에 틈새가 없도록 그 정류자편의 면들 중 상기 브러시와 접촉하는 면과 동일한 높이로 채워진 부도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 부도체층은 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
3. 제1항에 따른 부도체층을 형성하는 방법에 있어서,

   상기 정류자편들 사이에 액상의 수지를 도포하는 단계;

   상기 정류자편들 사이에 도포된 액상의 수지를 건조시키는 단계; 및

   상기 건조된 수지를 상기 브러시와 접촉하는 정류자편의 면과 동일한 높이로 연마하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.

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