KR100901896B1 - 한 개의 코일을 가지는 전기자를 구비한 편평모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 개의 코일로 전기자를 구성한 경우에도 회전이 확실하고 원활하게 기동되는 전기자를 제공한다. 본 발명의 모터는 균등 정도의 각도로 복수 극에서 착자된 평판상의 자석과, 상기 자석에 대향하여 회전 가능하도록 축으로 지지되며, 코일을 갖는 전기자를 구비한다. 여기서, 상기 전기자에 자성체를 마련하고, 상기 자성체가 상기 자석의 각 착자영역의 경계 및 상기 자석의 각 착자영역의 중앙 중의 어디에 위치하더라도 상기 코일이 기동 가능하게 되는 위치에 상기 자성체를 배치한다.

편평모터, 코일, 전기자, 자성체, 기동

Description

한 개의 코일을 가지는 전기자를 구비한 편평모터{Flat Motor with armature having a coil}

도 1은 본 발명의 편평모터의 한 실시예를 나타내는 종단면도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기자의 구성을 나타내는 배면도이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기자의 회전원리를 나타내는 기동시의 설명도이고.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기자의 회전원리를 나타내는 기동시의 설명도이고.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자의 구성을 나타내는 배면도이고.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기자의 구성을 나타내는 배면도이고.

도 7은 종래의 전기자의 기동시의 문제점을 나타내는 설명도이고.

도 8은 종래의 전기자의 기동시의 문제점을 나타내는 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 편평모터 2A : 상부케이싱

2B : 하부케이싱 3 : 자석

4 : 전기자 5 : 샤프트

6 : 코어리스 코일 7 : 수지프레임

8 : 정류자 9 : 브러시

10, 11 : 자성체 12, 13 : 베어링

본 발명은 편평(偏平) 모터에 관한 것으로서, 특히 한 개의 코일을 구비하는 전기자의 구조에 관한 것이다.

휴대전화기 등에 이용되는 편평 모터로서, 예를 들어, 일본 특개평 6-205565호 공보에 개시된 편평형 코어리스 진동모터가 알려져 있다. 일본 특개평 6-205565호 공보에 개시된 편평 코어리스 진동모터는, 케이싱의 바닥부에 고정된 평판상의 원형 자석과, 이 자석과 면대향하도록 배치되며 회전가능한 전기자와, 전기자의 중요점에 배치된 샤프트로 구성된다. 전기자는, 3개의 코일을 부채형이 되도록 배치하고, 수지필름과 일체로 성형되어있다. 또한, 전기자는 각 코일과 함께 회전하는 정류자를 구비하고, 정류자가 케이싱의 하부로부터 연신된 2개의 전극 브러시에 접촉함으로써 3개의 코일의 극성이 교대로 바뀌며, 그때마다 자석(3)과의 사이에서 인력과 반발력이 발생하기 때문에 전기자가 회전한다. 특히 진동모터로서 이용하는 경우에는, 전술한 바와 같이 전기자 자체를 크게 편심시킴으로써, 전기자가 큰 원심력을 가지고 회전하기 때문에, 진동모터에 강한 진동이 발생하게 된다.

또한, 전기자에 한 개의 코일을 포함하는 편평모터로서, 예를 들어, 일본국 특허 제 3039857호 공보에 개시된 편평모터가 알려져있다. 일본국 특허 제 3039857호 공보에 개시된 편평모터는, 전기자에 자성체를 설치하고, 전기자의 회전을 정지시켰을 때에 자성체를 자석의 N극과 S극의 경계에 위치시켜서 코일이 기동 가능위치로 오도록 한다.

전술한 전기자에 한 개의 코일을 포함하는 편평모터에서는 전기자에 자성체를 설치하고, 전기자의 회전을 정지시켰을 때에 자성체를 자석의 N극과 S극의 경계에 위치시키고 있다. 그러나, 전기자의 회전을 정지시켰을 때에 자성체를 자석의 N극과 S극의 경계에 위치하여도, 코일과 자성체의 위치관계를 적절하게 정하지 않으면, 코일이 기동가능위치에 정지하지 않는 일이 있다.

또한, 전기자에 설치된 자성체는 자석의 N극과 S극의 경계 외에, 각 극의 중앙에 정지하는 일이 있다. 이 상태에서는, 자석에 의해 발생하는 자력이 약한 점(자속밀도가 적은 점)에 코일이 정지하기 때문에, 전기자가 기동하지 않을 가능성이 있다.

이 문제점을 구체적으로 설명하기 위하여, 일 예로서, 전기자의 코일과 자성체가 이루는 각도(전기자의 직경방향으로 전류가 흐르는 점(A점 및 B점) 중에 자성체와 가까운 점과, 자성체의 중심이 이루는 각도)가 45도인 경우를 생각한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전기자(4)에 설치된 자성체(10)가 자석(3)의 N극과 S극의 경계에 정지한 경우, 코일(6)의 A점 및 B점은 자석(3)의 중앙부(즉, 자속밀도가 큰 점)에 위치한다. 따라서, 코일(6)에 전류가 흘렀을 때에, 코일(6)에는 강한 전자력이 가해져서, 전기자가 회전한다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 전기자(4)에 설치된 자성체(10)가 자석(3)의 N극의 중앙에 정지한 경우, 코일(6)의 A점 및 B점은 자석(3)의 경계(즉, 자속밀도가 적은 점)에 위치한다. 따라서, 코일(6)에 전류가 흘렀을 때에, 코일(6)에 가해지는 전자력이 약해, 전기자(4)가 회전하기 시작하는 토크로는 충분하지 않아서, 모터가 기동하지 않는 일이 있다.

한편, 자석은, 통상 전기자의 정류자측에 배치되지만, 도 7 및 도 8에서는, 설명을 위해 전기자의 후측에 도시하였다.

따라서, 본 발명은 한 개의 코일로 전기자를 구성한 경우에도, 회전이 확실하고 원활하게 기동되는 전기자에 의해, 신뢰성이 높은 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 발명은, 균등한 각도의 복수 극으로 착자된 평판상의 자석과, 상기 자석에 대향하여 회전 가능하도록 축으로 지지되고 코일로 이루어진 전기자와, 기동하지 않는 것을 해소하기 위한 자성체를 설치하여 이루어진 모터로서, 상기 코일과 자성체의 위치가, 상기 코일의 한 끝단으로부터 중심각이 (2n+1)×0.25×θ(n은 정수)를 만족하는 위치에 배치한 것이다.

제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 자석은 4극으로 착자되어 있고, 상기 코일과 자성체의 위치가 67.5도의 위치에 배치되어 이루어진 것이다.

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이하 도면에 기초하여 본 발명에 따른 편평모터의 구조를 설명한다.

도 1은 본 발명의 편평모터의 한 실시예를 나타내는 종단면도이다.

본 실시예에 따른 편평모터(1)는, 그 구성요소가 상부케이싱(2A) 및 하부케이싱(2B)에 의해 형성된 공간에 수용되어있다. 하부케이싱(2B)에는, 그 내측에, 평판상의 자석(3)이 고정되어있다. 자석(3)은 대략 원반형(보다 정확하게는, 중앙부가 빈 도너츠형의 판형상)으로 형성되어있으며, 복수 극으로 분할되어 착자되어 있다. 따라서, 분할하여 착자된 하나의 착자영역에 의해, N극과 S극을 포함하는 하나의 자석이 형성된다. 또한, 본 실시형태에서는, 원판을 4등분하여 N극과 S극을 교대로 배열한 4극착자의 자석을 나타내지만, 다른 극수(예를 들어, 6극, 8극 등)로 착자된 자석을 이용하여도 좋다.

상부케이싱(2A)의 중심부 및 하부케이싱(2B)의 중심부에는, 각각, 베어링(12, 13)이 설치되어있다. 베어링(12, 13)에는, 회전가능하도록 샤프트(5)가 설치되어있다. 샤프트(5)에는, 수지프레임(7)에 의해 구성된 전기자(4)가 설치되어있다. 따라서, 전기자(4)는 베어링(12, 13)을 통하여 케이싱(2A, 2B)에 대하여 회전 가능하게 설치되어있다.

또한, 도 1에는, 샤프트(5)가 베어링(12, 13)을 관통하도록 도시하였지만, 샤프트(5)가 베어링(12, 13)을 관통하지 않고, 샤프트(5)의 단부가 노출되지 않도록 구성하여도 좋다. 또한, 베어링(12, 13)을 케이싱(2A, 2B)에 설치하고, 샤프트(5)가 케이싱(2A, 2B)에 대하여 회전 가능하게 설치되어있지만, 샤프트(5)를 케이싱(2A, 2B)에 고정하고, 전기자(4)에 베어링을 설치하여, 전기자(4)가 샤프트(5)에 대하여 회전 가능한 구조(소위, 고정샤프트구조)로 하여도 좋다.

전기자(4)의 수지프레임(7)에는, 대략 사다리형상(중심부분이 빈 부채형)의 코일(6)이 일체로 성형되어있다.

또한, 전기자(4)는 코일(6)에 접속된 정류자(8)를 구비하고 있다. 하부케이싱(2B)에는, 내측으로 연장되는 2개의 브러시(9)가 설치되어있다. 브러시(9)의 일단은 편평모터에 대하여 직류전원이 공급되는 전원공급단자(도시생략)에 접속되어있다. 브러시(9)의 타단(접촉부)은 정류자(8)와 접촉하고 있다. 정류자(8)와 브러시(9)의 접촉에 의해, 코일(6)에 전류가 공급된다. 그리고, 전기자(4)가 회전함으로써, 정류자(8)와 브러시(9)의 접촉점이 이동하여 코일(6)의 극성이 바뀐다. 코일(6)의 극성이 바뀔 때마다, 코일(6)과 자석(3)의 사이에서 인력과 반발력이 발생하기 때문에, 전기자(4)가 계속하여 회전한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기자(4)의 구성을 나타내는 배면도(정류자(8) 방향에서 본 도면)이다.

전기자(4)는, 전술한 바와 같이, 대략 사다리형상의 코일(6)이 일체로 성형된 수지프레임(7)에 의해 구성되어있다. 또한, 수지프레임(7)의 이면측에는, 샤프트(5)를 중심으로서 4극으로 분할된 정류자(8)를 구비하고 있다. 즉, 전기자(4)는 수지프레임(7)의 내부에 한 개의 대략 1/4원형의 코어리스 코일(6), 및 자성체(10)를 배치하여, 이들을 일체로 부채형으로 성형한 것이다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 전기자(4)를 형성하는 부채형의 중심각은 180도를 넘어도 좋다.

코일(6)은 수지프레임(7)의 형상에 대략 대응한 형상의 1 롤의 코어리스 코일이며, 양측 가장자리(코일의 권선에 직경방향으로 전류가 흐르는 부분)의 개방각도(θ)는 약 90도이다. 또한, 편평모터(1)를 진동모터로서 이용하는 경우에는, 원심력을 크게 하기 위하여 코일(6)의 중공중심부에 추를 배치하면 좋다.

수지프레임(7)의 요부 부분에는 원을 대략 4등분한 4개의 전극을 갖는 정류자(8)가 설치되어있다. 정류자(8)의 중심(전기자(4)의 회전중심과 동일한 위치)에는, 축공이 형성되어있고, 축공에는 샤프트(5)가 삽입되어있다. 또한, 정류자(8)는 대각선방향으로 대향하는 2개의 전극이 각각 접속되어있고, 한쪽의 전극에 코어리스 코일(6)의 내측의 단부가 접속되고, 다른 쪽의 전극에 외측의 단부가 접속되어있다.

또한, 본 실시예에서, 전기자(4)는 약 90도의 각도를 갖는 대략 1/4원형의 코일(6)을 구비하고 있지만, 코일의 형상은 여기에 한정되지 않는다. 코일(6)이 대략 1/4원형인 것은, 자석(3)이 4극으로 분할하여 착자되어 있는 것에 대응하는 것이다. 즉, 코일의 중심각은, 자석(3)이 분할하여 착자되어 있는 하나의 착자영역의 중심각과 거의 동일한 각도이다. 따라서, 본 실시형태와 같이 자석(3)이 4극으로 착자되어 있는 경우는, 코일(6)은 약 90도의 중심각으로 형성된다. 또한, 예를 들어, 자석(3)이 6극으로 분할하여 착자되어 있는 경우에는, 코일은 약 60도의 각도를 갖는 대략 1/6원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 정류자(8)도 코일(6)의 중심각에 따라서 그 전극이 분할되어있다.

또한, 전기자(4)의 수지프레임(7)에 배치된 자성체(10)는, 철제의 미세 환봉으로 형성할 수 있고, 전기자(4)의 회전방향(또는 역회전방향)과 대략 평행하게 배치된다. 또한, 자성체(10)는 미세 환봉에 한정되지 않고, 평판상의 소편이라도 좋고, 장방형 단면의 각봉이라도 좋다. 자성체(10)는 회전방향을 따라 길게 형성됨으로써, 자성체(10)의 양측에 N극과 S극이 형성되기 쉬워진다. 본 발명에서는, 전기자(4)가 정지할 때, 자성체(10)에는 소정의 위치에서 전기자를 강제적으로 정지시키는 자력이 필요하다. 또한, 전기자(4)의 회전운동을 방해하지 않을 정도의 자력인 것이 필요하다.

자성체(10)는, 그 중앙이 코일(6)의 일단(A점)에서 대략 67.5도의 중심각의 위치에 배치되어있다. 이 위치는, 후술하는 바와 같이, 자석의 한 착자영역의 중심각(90도)의 3/4에 해당한다.

자성체(10)는, 회전방향과 대략 평행하게 배치되어있는데, 자성체(10)의 양측에 N극 및 S극을 발생시킬 수 있으면 반드시 직교하지 않아도 좋다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 자성체(10)를 그 중앙이 코일(6)의 일단(A점)으로부터 대략 22.5도의 중심각의 위치에 배치하여도 좋다. 이 위치는, 후술하는 바와 같이, 자석의 한 착자영역의 중심각(90도)의 1/4에 해당하는 위치이다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 자성체(10)를 코일(6)의 중공중심부에 설치하여도 좋다. 이 경우, 자성체(10)의 중앙은, 코일(6)의 일단(A점)으로부터 67.5도의 중심각으로, 코일(6)의 타단(B점)으로부터 대략 22.5도의 중심각의 위치에 배치되어있다. 이 위치는, 후술하는 바와 같이, 자석(3)의 한 착자영역의 중심각(90도)의 3/4(B점으로부터는 1/4)에 해당하는 위치이다.

즉, 본 발명을 적용한 편평모터의 전기자(4)에서는, 자성체는 코일의 일단으로부터 자석(3)의 한 착자영역의 중심각을 θ로 하였을 때,

(2n+1)×0.25×θ (n은 정수)

를 만족하는 위치에 있으면 된다.

또한, 도 6에 파선으로 도시된 바와 같이, 전기자(4)의 응용으로서, 전기자(4)에 두 개의 자성체를 설치하고, 하나의 자성체(10)의 중앙은 코일(6)의 일단(A점)으로부터 대략 22.5도(B점으로부터는 대략 67.5도)의 중심각으로, 다른 쪽의 자성체(11)의 중앙은 코일(6)의 타단(B점)으로부터 대략 22.5도(A점으로부터는 대략 67.5도)의 중심각의 위치에 배치할 수도 있다. 이 위치는, 후술하는 바와 같이, 자석의 한 착자영역의 중심각(90도)의 1/4에 해당하는 위치이다.

또한, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 배치의 자성체를 복수개 구비하도록 전기자(4)를 구성하여도 좋다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 코일(6)의 A점으로부터 외측으로 67.5도의 위치에 제 1 자성체(10)를 설치하고, 도 6에 도시된 바와 같이 코일(6)의 A점으로부터 내측으로 22.5도의 위치에 제 2 자성체(11)를 설치하여도 된다. 이 자성체의 수 및 자성체의 위치의 조합은, 전술한 자성체의 배치위치의 조건을 만족시키면, 임의로 선택할 수 있다.

또한, 자성체(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 수지프레임(7) 속에 매립하여 일체로 성형되지 않아도 좋고, 공지기술인 일본국 특허 제 3039857호 공보의 도 1에 도시된 바와 같이, 수지프레임(7)의 일측 가장자리로부터 측방(회전방향)으로 돌출하여도 된다. 이 경우, 자성체(10)는 원호의 일부를 구성하도록 내측으로 조금 만곡되면 좋다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 편평모터(1)의 회전원리에 대하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 하부케이싱(2B)으로부터는 2개의 브러시(9)가 연신되어있고, 그 선단부에 설치된 접촉부와 전기자(4)의 정류자(8)의 각 전극이 접촉한다. 그리고, 각 브러시(9)는 전기자(4)의 회전에 따라서 정류자(8) 위를 소정의 각도(예를 들어, 약 90도) 어긋나 슬라이드하면서 순차적으로 정류자(8)와의 접촉점을 이동해간다.

도 3에는 전기자(4)가 정지하고 있을 때의 상태가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 상태에서는, 코일(6)의 대부분이 자석(3)의 하나의 S극 상에 겹쳐있고, 일부분이 자석(3)의 하나의 N극 상에 겹쳐있다. 이 상태에서 편평모터(1)에 전원을 공급하면, 브러시(9)의 선단이 접촉하는 정류자(8)의 전극을 통하여 코일(6)에 전류가 흐름으로써, 코일(6)에 자계가 발생한다. 이 때, 코일(6)의 자석(3)과 마주보는 측(도면에서 앞측)에 발생한 자계의 극성이 S극이라고 하면, 그 근방의 자석(3)의 S극과의 사이에서 반발력이 발생한다. 또한, 자석(3)의 근처의 N극과는 서로 끌어당기기 때문에, 그 방향(반시계방향)으로 회전력이 발생하여 전기자(4)의 회전이 기동한다. 또한, 자석(3)은 본래 전기자(4)의 이면측(정류자(8)의 측)에 배치되어있지만, 도 3 및 도 4에서는 설명을 위해 전기자의 후측에 도시하였다.

그리고, 회전자(4)가 더 회전하면, 정류자(8)의 근처의 전극이 브러시(9)의 접촉부를 접촉하기 때문에 코일(6)에는 도 3에 도시된 상태와 역방향의 전류가 흐른다. 이 때문에, 코일(6)에는 자석(3)과 마주보는 측에 역 극성(N극)이 발생하여, 자석(3)의 하측의 N극과 서로 반발하고, 동일 방향의 회전력이 부여되어 계속 회전한다.

이와 같이, 전기자(4)의 회전에 따라서, 코일(6)은 N극과 S극을 교대로 반복하여, 자석(3)과의 사이에서 반발과 끌어당김을 반복한다. 이에 따라서, 전기자(4)는 계속 회전할 수 있다.

또한, 전기자(4)를 역방향(시계방향)으로 회전시키는 경우에는, 전류의 공급방향을 역으로 하던지, 또는 코일(6)의 권선방향을 역으로 한다.

도 3 및 도 4는, 본 발명의 도 2에 도시된 실시예에 따른 전기자(4)의 회전원리를 나타내는 기동시의 설명도로서, 도 3은 전기자(4)에 설치된 자성체(10)가 자석(3)의 N극과 S극의 경계에 정지한 상태를, 도 4는 전기자(4)에 설치된 자성체(10)가 자석(3)의 N극의 중앙에 정지한 상태를 나타낸다.

이상 설명한 구조를 갖는 본 실시예에 따른 전기자(4)는, 전기자(4)를 자석(3) 상에서 시계방향(또는 반시계방향)으로 회전시켰을 때, 전기자(4)의 코일(6)에 공급되는 전원을 차단하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 자성체(10)의 길이방향의 중앙이 자석(3)의 N극과 S극의 경계선(21) 상에 위치한 상태에서 정지한다. 이는, 자성체(10)가 자석(3)의 N극과 S극의 경계선(21) 상에 위치하면, 자석(3)의 영향에 의해 자성체(10)의 길이방향의 일단이 S극으로 자화되고, 타단이 N극으로 자화되기 때문에, 자석(3)과 자성체(10)가 서로 끌어당겨서, 전기자(4)의 자유회전을 극복하여 그 위치에서 정지하는 안정한 상태가 되기 때문이다.

이 때, 전기자(4)에 설치된 자성체(10)가 자석(3)의 N극과 S극의 경계에 정지한 경우, 코일(6)의 A점 및 B점은 자석(3)의 N극의 중앙 또는 S극의 중앙으로부터 약 22.5도 떨어진 점에 위치한다. 따라서, 코일(6)에 전류가 흘렀을 때, 전기 자(4)의 기동에 충분한 전자력이 코일(6)에 가해져서, 전기자(4)가 회전한다.

또한, 본 실시예에 따른 전기자(4)는, 전기자(4)를 자석(3) 상에서 시계방향(또는 반시계방향)으로 회전시켰을 때, 전기자(4)의 코일(6)에 공급되는 전원을 차단하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 자성체(10)의 길이방향의 중앙이 자석(3)의 S극(또는 N극)의 중앙에 위치한 상태에서도 정지한다. 이는, 자석(3)의 N극(또는 S극)의 중앙부는 자속밀도가 크기 때문에, 자성체(10)가 자석(3)의 S극(또는 N극)의 중앙으로 끌어당겨져서, 전기자(4)의 자유회전을 극복하여 그 위치에서 정지하는 안정한 상태가 되기 때문이다.

이 때, 전기자(4)에 설치된 자성체(10)가 자석(3)의 S극의 중앙에 정지한 경우(N극의 중앙에 정지한 경우도 동일), 코일(6)의 A점 및 B점은 자석(3)의 N극의 중앙 또는 S극의 중앙으로부터 약 22.5도 떨어진 점에 위치한다. 따라서, 코일(6)에 전류가 흘렀을 때, 전기자(4)의 기동에 충분한 전자력이 코일(6)에 가해져서 전기자(4)가 회전한다.

즉, 본 실시예에 따른 편평모터(1)는, 자성체(10)의 작용에 의해 전기자(4)가 어느 위치에 정지하여도, 자석(3)의 S극의 중앙 또는 N극의 중앙으로부터 약 22.5도 떨어진 점에 코일(6)의 회전력을 발생하는 권선부분(A점 및 B점)이 정지한다. 이상의 설명으로 알 수 있듯이, 이 22.5도 떨어진 위치는, 자석(3)의 S극(또는 N극)의 중앙과 S극과 N극의 경계부의 중간점이다.

또한, 본 실시예에서 나타낸 22.5도는 자석(3)의 하나의 착자영역의 중심각(90도)의 1/4에 해당하며, 67.5도는 자석(3)의 하나의 착자영역의 중심각(90도) 의 3/4에 해당한다. 즉, 22.5도는 자석(3)의 한 착자영역의 중앙과 인접한 착자영역과의 경계가 이루는 각의 절반이다. 이 절반의 각도의 위치에 자성체(10)를 배치하면, 자성체(10)가 자석(3)의 N극과 S극의 경계에 정지한 경우와, 자성체(10)가 자석(3)의 N극(또는 S극)의 중앙에 정지한 경우에, 균등한 전자력이 얻어져서 전기자(4)의 원활한 기동을 실현할 수 있다.

또한, 22.5도 및 67.5도는, 본 발명에 따라서 제안되는 최적의 각도 값이지만, 이 각도가 조금(예를 들어, 몇 도) 어긋나더라도, 두 개의 정지상태에서 전기자(4)의 기동시의 전자력이 불균형하게 되지만, 전기자(4)의 기동에 큰 영향은 없는 범위이면 괜찮다. 예를 들어, 자성체(10)가 자석(3)의 N극과 S극의 경계에 정지하였을 경우에, 코일(6)의 A점이 자석의 N극(또는 S극)의 중앙으로부터 15도가 되도록 하면, 자성체(10)가 자석(3)의 N극(또는 S극)의 중앙에 정지한 경우에는 코일(6)의 A점은 자석의 N극(또는 S극)의 중앙으로부터 30도만큼 떨어진다. 이 경우에도 전기자(4)의 기동에 큰 영향은 없다.

따라서, 본 실시예에 따른 편평모터(1)는, 어느 경우라도, 코일(6)의 A점 및 B점이 자석(3)의 S극과 N극의 경계부에 위치하지 않으므로, 전기자(4)의 기동에 충분한 전자력을 얻을 수 있으며, 전기자(4)의 회전을 원활하게 기동할 수 있다.

마찬가지로, 자석(3)의 하나의 착자영역의 중심각의 5/4, 7/4에 해당하는 위치에서도, 자석(3)의 S극의 중앙 또는 N극의 중앙으로부터 약 22.5도 떨어진 점에 코일(6)의 회전력을 발생하는 권선부분(A점 및 B점)이 정지하기 때문에, 전기자(4)의 기동에 충분한 전자력을 얻을 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 편평모터(1)에서는, 자석(3)의 S극(또는 N극)의 중앙과 S극과 N극의 경계부의 중간점에 코일(6)이 반드시 위치하도록, 전기자(4)를 정지시킨다(A점 및 B점이 자석(3)의 각 착자영역의 경계부에 정지되지 않는다). 이 것이 본 발명의 본질이다.

마찬가지로, 도 5에 도시된 실시예에 따른 전기자(4), 및 도 6에 도시된 실시예에 따른 전기자(4)는, 자성체(10)가 자석(3)의 N극과 S극의 경계에 정지한 경우라도, 자성체(10)가 자석(3)의 N극(또는 S극)의 중앙에 정지한 경우라도, 자석(3)의 S극의 중앙 또는 N극의 중앙으로부터 약 22.5도 떨어진 점에 코일(6)의 회전력을 발생하는 권선부분(A점 및 B점)이 정지한다. 따라서, 도 5에 도시된 실시예에 따른 편평모터(1)도, 코일(6)의 A점 및 B점이 자석(3)의 S극과 N극의 경계부에 정지하지 않으므로, 전기자(4)의 기동에 충분한 전자력을 얻을 수 있어서, 전기자(4)의 회전을 원활하게 기동할 수 있다.

이상, 4극으로 분할하여 착자되어 있는 자석을 이용한 편평모터에 대하여 설명하였지만, 6극으로 착자되어 있는 자석을 이용한 편평모터에도 본 발명을 적용할 수 있다. 즉, 6극으로 착자되어 있는 자석에서는, 하나의 착자영역의 중심각이 60도이 된다. 이때, 어떤 정지위치에서도, 전기자(4)의 기동에 충분한 전자력을 얻기 위해서는, 자석(3)의 S극(또는 N극)의 중앙과 S극과 N극의 경계부의 중간에 코일(6)의 A점 및 B점을 정지시키기 위해서는, 자성체(10)의 중앙을 코일(6)의 일단(A점)으로부터 자석의 하나의 착자영역의 중심각(60도)의 1/4에 해당하는 대략 15도의 위치, 3/4에 해당하는 대략 45도의 위치, 게다가 (2n+1)/4에 해당하는 각도 의 위치에 배치하면 된다. 여기서, n은 정수이다.

마찬가지로, 8극으로 착자되어 있는 자석을 이용한 편평모터에 본 발명을 적용하면, 자성체(10)의 중앙을, 코일(6)의 일단(A점)으로부터 자석의 하나의 착자영역의 중심각(45도)의 1/4에 해당하는 대략 11.25의 위치, 3/4에 해당하는 대략 33.75도의 위치, 게다가 (2n+1)/4에 해당하는 각도의 위치에 배치하면 된다. 여기서, n은 정수이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 4극으로 착자된 자석을 이용한 편평모터 외에, 다른 극 수(예를 들어, 6극, 8극 등)로 착자된 자석을 이용한 편평모터에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 자성체가 자석의 각 착자영역의 경계 및 자석의 각 착자영역의 중앙 중 어디에 위치하더라도, 코일이 기동 가능하게 되는 위치에 정지하므로, 코일의 회전력을 발생시키는 권선부분이 자석 내에 정지한다. 즉, 코일의 회전력을 발생시키는 권선부분이 각 착자영역의 경계에 정지하지 않으므로, 전기자의 기동에 충분한 전자력을 얻을 수 있어서, 전기자의 회전을 원활하게 기동할 수 있다.

또한, 한 개의 코일로 전기자를 구성한 경우라도, 전기자의 회전이 확실하고 원활하게 기동되며, 편평모터를 보다 극소화 및 경량화할 수 있으며, 게다가 제조비용을 저감할 수 있다.

Claims (6)

1. 균등한 각도의 복수 극으로 착자된 평판상의 자석과, 상기 자석에 대향하여 회전 가능하도록 축으로 지지되고 코일로 이루어진 전기자와, 기동하지 않는 것을 해소하기 위한 자성체를 설치하여 이루어진 모터로서,

   상기 코일과 자성체의 위치가, 상기 코일의 한 끝단으로부터 중심각이 (2n+1)×0.25×θ(n은 정수)를 만족하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 한 개의 코일을 가지는 전기자를 구비한 편평모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 자석은 4극으로 착자되어 있고, 상기 코일과 자성체의 위치가 67.5도의 위치에 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 한 개의 코일을 가지는 전기자를 구비한 편평모터.
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