KR100925306B1 - 코인형 진동모터 - Google Patents

Abstract

진동력이 보다 크면서도 강한 충격에도 쉽게 파손되지 않도록 구조가 개량된 코인형 진동모터가 개시된다. 서로 맞물려 내부에 원형의 회전 공간을 제공하는 상부 및 하부 케이스의 중앙에 회전축이 수직 고정되고, 그 회전축에 회전자가 회전가능하게 결합 지지된다. 회전자는 정류자가 마련된 배선기판 위에 자계를 발생시키는 복수개의 공심 코일과 그 위에 고비중의 진동자가 순차 적층되어 일체를 이루면서 편심된 구조이다. 수지사출물은 그 코일의 공심에도 채워진다. 진동자는 고비중물질로 만들어지고, 코일 공심 안으로 수지사출물 주입을 위해 공심의 일부를 개방된 상태로 남겨두고 그 복수 개의 코일의 윗면의 절반 이상을 덮는다. 링형 원주를 따라 N극과 S극이 교대로 배치되어 있는 영구자석이 회전자와 일정한 공극을 유지하면서 이격되고 그 아래쪽의 상기 하부케이스 바닥면 위에 고정되고, 그 영구자석과 하부 케이스 바닥면 사이에 외부의 전원과 연결되는 연성회로가 배치된다. 브러시가 연성회로에서 정류자에 접촉되도록 연장된다. 회전자의 코일에 전력이 공급되면, 회전자는 회전축을 중심으로 편심 회전운동을 한다. 회전자가 코일 윗면에 비중이 높은 금속 진동자가 수지로 일체화된 구조이므로, 편심에 의한 진동력을 더 높일 수 있다.

Description

코인형 진동모터{Coin Type Vibration Motor}

본 발명은 진동모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 예컨대 휴대폰이나 페이저 등과 같은 휴대용 전자장치에 설치되어 필요할 때 진동을 일으키기 위한 코인형 진동모터에 관한 것이다.

휴대폰이나 페이저 등과 같은 이동통신단말기는 신호의 착신을 사용자에게 알리기 위한 수단으로 진동모터를 채용한다. 그 진동모터는 처음에는 바-형상(bar-type)의 실린더형이 주류를 이루었으나 최근에는 코인형(COIN TYPE)이 널리 채용되고 있다.

도 1과 2는 종래에 대표적인 코인형 진동모터의 기본구조를 도시한다. 도 1은 종래의 코인형 진동모터의 조립상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 그 진동모터의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 진동모터는 금속성 상부 케이스(10)와 하부 케이스(12)가 압입 결합되어 내부에 빈 공간을 제공하고, 연성회로(16)의 일부가 케이스(10, 12) 외부로 연장된 외형을 갖는다. 두 케이스(10, 12)의 내부의 중심에는 직립한 회전축(18)이 고정되어 이들 두 케이스(10, 12)를 지지한다. 하부 케이스(12)의 바닥에는 신호전달을 위한 연성회로(16)가 얹혀진다. 그 연성회로(16) 위에는 회전축(18)을 중심으로 하는 링 형상의 영구자석(14)이 배치된다. 회전자(20)가 회전축(18)에 회전가능하게 지지된 채 그 영구자석(14) 위에 배치된다. 회전자(20)는 대략 반원판형의 몸체(24)와, 그 몸체(24)와 일체를 이루는 베어링(28), 코일(22), 진동자(26), 인쇄회로(비도시) 등을 포함한다. 베어링(28)에는 회전축(18)이 내삽되며, 두 개 이상의 코일(22)이 회전축(18)을 중심으로부터 몸체(24)의 좌우 양측으로 대칭되게 배치된다. 또한 진동자(26)는 그 코일(22) 사이의 몸체(24) 가장자리 근처에 배치된다. 진동자(26)는 강한 진동력을 얻기 위해 고비중의 물질로 만들어진다.

코일(22)에 흐르는 전류의 방향을 교대로 변경시키면, 그 코일(22)에 나타나는 자극 방향도 그에 따라 교대로 변하게 된다. 그러한 자극 변화는 영구자석(14)에 의한 자극과 상호 작용하여, 그 코일(22)을 한 방향으로 회전하게 하는 힘을 발생시킨다. 이에 의해 코일(22)과 한 몸을 이루는 회전자(20)가 회전축(18)을 중심으로 회전하게 된다.

이러한 종래의 코인형 진동모터의 회전자(20)를 만드는 방법은 다음과 같다. 우선, 정류자와 회로패턴이 형성된 대략 반원형의 인쇄배선기판을 마련한다. 그 인쇄배선기판은 양면 인쇄배선기판에 에칭 가공으로 정류자 및 회로패턴을 형성하고, 관통공 도금으로 양면의 패턴을 연결시키며, 다시 정류자 및 회로패턴에 Ni 도금과 Au 도금을 하여 만든다. 이렇게 제조된 인쇄배선기판 위에 두 개 이상의코일(22)을 얹고 그 코일(22) 사이에 비중이 높은 진동자(26)를 배치하며, 회전자(20)의 가상 원 의 중심에 베어링(28)을 배치한 다음, 수지를 사출하여 이들을 일체화 시킨다. 수지 고형물이 도 2에서 몸체(24)가 된다. 진동자(26)는 부식이 되질 않도록 도금처리를 한 뒤 설치하는 것이 바람직하다.

진동자(26)는 회전자(20)에 편심을 부여하기 위한 것이므로 고비중의 금속을 사용하여 만든다. 그러다보니 회전자(20)는 그 진동자(26) 때문에 무게 중심이 특정 부위에만 집중된다. 이런 구조상의 특성으로 인해, 진동자(26)에 강한 힘이 가해지면 진동자(26)가 회전자(20)에서 이탈되는 현상이 발생되는 일이 생긴다. 중심 베어링(28) 또한 수지 사출물로 된 몸체(24)로부터 이탈되기도 한다. 이런 이유 때문에, 진동자의 부피는 소정 크기 이내로 제한되었고(진동자에 소정 크기의 힘 이상이 가해지지 않도록 하기 위해), 그로 인해 진동량을 증가시키는 것에 한계가 있었다.

또한 수지 사출 시 코일(22)의 중심 홀에는 수지물이 제대로 투입되지 못하여 아무것도 없는 빈 공간이 발생할 수 있는데, 그 빈 공간 때문에 사출 시 외부 압력에 의하여 코일의 변형이 발생하기도 한다. 이런 경우 그런 코일을 장시간 사용하다보면 코일에 단선 불량이 발생할 수 있다. 모터의 수명을 단축시키는 요인이 된다.

본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 기존의 진동모터에 비해 크기를 늘리지 않고서도 보다 강한 진동력을 발생시킬 수 있는 진동모 터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 진동자의 부피 증대에 따른 강한 충격력에도 회전자가 쉽게 파손되지 않도록 설계된 진동모터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 수지 사출 압력에 의한 코일의 변형과 그로 인한 단선 불량을 방지할 수 있도록 설계된 진동모터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

휴대폰 소형에 따라 그에 따른 부품도 소형화 되어야 한다. 진동모터도 예외는 아니다. 진동모터를 소형화하기 위해서는 회전자의 크기를 줄이는 것이 불가피하다. 복수 코일 사이에 진동자를 배치하는 기존 방식에 따르면, 결국 진동자의 부피를 줄일 수밖에 없게 되는데, 그러한 구조로는 진동자의 원하는 무게를 유지할 수 없어서 원하는 크기의 진동량을 확보 할 수가 없게 된다. 회전자의 전체 크기에서 진동자의 크기가 차지하는 비중을 높이기 위한 회전자 구조의 개선이 필요하다.

이와 같은 인식에 따라 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 코인형 진동모터에 있어서, 서로 맞물려 내부에 원형의 회전 공간을 제공하는 상부 및 하부 케이스; 상기 상부 및 하부 케이스의 대면하는 중앙부에 수직되게 고정되는 회전축; 상기 회전축에 회전중심이 삽입되어 회전가능하게 지지되며, 정류자가 마련된 배선기판 위에 자계를 발생시키는 복수개의 코일과 그 위에 고비중의 진동자가 순차 적층되어 수지 사출물에 의해 서로 일체로 결합되어 원형에서 일부가 제거된 모양의 회전자; 상기 회전자와 일정한공극을 유지하면서 이격되고 그 아래쪽의 상기 하부케이스 바닥면 위에 고정되어, 링형 원주를 따라 N극과 S극이 교대로 배 치되어 있는 영구자석; 상기 영구자석과 상기 하부 케이스 바닥면 사이에 설치되고, 외부의 전원과 연결되는 연성회로; 및 일측이 상기 연성회로에 연결되고 타측이 상기 정류자에 접촉되도록 연장되어, 외부에서 상기 연성회로를 통해 전달되는 전력을 상기 정류자를 통해 상기 회전자의 코일로 전달하는 브러시를 포함하며, 상기 회전자의 코일에 전력이 공급되면, 상기 회전자는 상기 회전축을 중심으로 편심 회전운동을 하는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터가 제공된다.

상기 코인형 진동모터에 있어서, 상기 복수 개의 코일은 각각 공심 코일이고, 상기 수지사출물은 상기 복수 개의 코일의 공심에도 채워져 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 진동자는 상기 복수 개의 코일 각각의 공심 안으로 수지사출물 주입을 위해 상기 공심의 일부를 개방된 상태로 남겨두고 상기 복수 개의 코일의 윗면의 절반 이상을 덮으면서 상기 코일 윗면에 적층되는 것이 바람직하다.

상기 회전자의 바람직한 구성예에 따르면, 상기 회전자는 상기 회전자의 회전 중심에 배치되고, 내부에 축방향 공동이 마련된 원통형이며 상기 축방향 공동에 상기 회전축이 끼워져서 지지되는 베어링을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배선기판은 'D'자를 닮은 모양의 회로기판에 상기 회전 중심과 대면하는 지점에 상기 베어링이 삽입될 수 있는 결합공이 형성되어 그 결합공을 통해 상기 베어링의 저부에 끼워져 상기 회전자의 저면을 이루고 상기 베어링 외주면 주위를 돌아가면서 복수개의 정류자 패턴과 이에 각각 연결된 도선 패턴이 형성된다. 이러한 구성예에 따르면, 상기 회전자는 상기 원형의 중심을 포함하는 'D'자를 닮은 모양의 평판형이다.

이 진동모터에 따르면, 진동자의 부피를 크게 하여 회전자의 자체 하중을 늘리기 위해 진동자를 코일 상면에 배치한다는 점에 주요한 특징이 있다.

상기 회전자는 바람직한 구성예로서, 상기 회전자의 회전 중심에 배치되고, 상기 회전축에 끼워져서 지지되는 베어링; 'D'자 모양의 회로기판에 상기 회전 중심과 대면하는 지점에 상기 베어링이 삽입될 수 있는 결합공이 형성되고, 상기 베어링 외주면 주위를 돌아가면서 복수개의 정류자 패턴과 이에 각각 연결된 도선 패턴이 형성되며, 상기 회전자의 저면에 배치되는 배선기판; 상기 배선기판 위에 상기 회전축을 기준으로 대칭적으로 배치되어 상기 정류자의 도선 패턴과 연결되고, 전류가 흐를 때 전자계를 발생하는 복수개의 코일; 상기 복수개의 코일의 상면에 고정되며, 고비중의 재질로 된 평평한 막힌 원호 형상의 진동자; 및 상기 회전자의 전체 구성요소들을 일체로 결합시켜 상기 회전자의 전체 형상이 상기 배선기판보다 좀더 큰 'D'자 모양의 평판형을 이루도록 해주는 수지로 된 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배선기판에는 상기 브러시와 정류자간의 불꽃을 방지하기 위한 패턴저항이 상기 도선패턴에 연결되는 형태로 더 설치되는 것이 바람직하다. 상기 베어링은 상기 회전자의 수지로 된 몸체와의 결합력을 높이기 위해 그 외주면에 홈 형태의 체결부가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 진동자는 상기 회전자의 수지로 된 몸체와 결합력을 높이기 위해 그 상면의 가장자리 둘레를 따라 단차가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 진동자의 두께는 상기 배선기판과 상기 코일의 두께 합의 절반 이하인 것이 바람직하다. 나아가, 상기 회전축을 기준으로 상기 진동자가 위치한 곳의 맞은편 쪽(상기 코일 뒤쪽)의 수지 사출물의 높이는 상기 코일의 높이와 같거나 낮은 것이 바람직하다.

그런데 단순히 진동자의 배치 위치를 코일 위로 변경하는 것 외에도 더 고려해야 할 점이 있다. 진동자의 부피를 키우기 위해서는 진동자의 평면 넓이와 두께 중 적어도 어느 하나를 늘려야 한다. 진동모터의 소형화 요구를 고려할 때, 복수의 회전자 코일 상면에 진동자를 배치하는 방안은 진동자의 두께를 증가시키는 것에는 한계가 있는 반면, 진동자의 평면 넓이를 증가시키는 것에는 다소의 여유가 있다. 이런 점을 고려하여, 진동자의 두께는 얇게 하면서 평면 넓이는 가능하면 넓게 만드는 것이 좋다. 그러므로 상기 진동자는 수직방향에서 내려다 볼 때 상기 복수개의 코일과 중첩되어 있는데, 상기 진동자는 원호 각이 상기 회전 중심을 기준으로 180도를 넘지 않는 범위에서 상기 코일 윗면의 절반 이상을 덮도록 하는 것이 바람직하다. 그렇게 해야 보다 높은 진동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 진동자는 코일의 공심을 전부 덮지 않고 그 공심 안으로도 수지 사출물을 주입할 수 있도록 상기 공심의 일부를 개방된 상태로 남겨두고 덮는 것이 바람직하다. 회전자의 구성요소들을 일체화하기 위한 수지 사출 시, 코일 외부뿐만 아니라 그 개구를 통해 코일의 공심 안으로도 수지 사출물을 주입한다.

진동자는 기존에는 고비중의 텅스텐 분말가루를 고온에서 소결하는 방법으로 만들었다. 그런데 그 방법으로 만들어진 진동자는 평탄도가 좋지 않아 코일 윗면에 설치하기에는 기술적으로 어려운 부분이 있었다. 이 문제를 개선하기 위해 고비중 텅스텐 분말가루에 적당량의 니켈을 첨가하는 것이 바람직하다. 니켈의 첨가량은 진동자 전체 중량 중 니켈이 대략 3-6% 차지하는 정도로 하는 것이 바람직하다. 텅스텐 분말가루와 니켈의 혼합물을 고온에서 소결처리를 하여 진동자를 만든다. 니켈이 첨가된 진동자는 별도의 후처리 도금을 하지 않아도 부식이 되지 않는 표면 특성도 지닌다.

상기 회전자의 각 구성요소들을 수지 사출에 의해 한 몸체로 성형하기에 앞서 접착제를 사용하여 상기 진동자를 코일 윗면에 고정시킨다. 수지 사출 시 사출 압력에 의하여 진동자의 위치가 유동하는 것을 막기 위한 조치이다. 상기 접착제로는 혐기성 UV 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 개선된 진동모터에 따르면, 회전자가 진동자를 코일 위에 배치하는 구조이므로, 기존의 진동모터에 비해 부피가 더 큰 진동자를 설치하여 더욱 큰 회전자 편심을 얻을 수 있고, 그에 따라 보다 큰 진동력을 얻을 수 있다. 또한, 진동자의 두께를 줄이거나 늘리는 것에 크게 제약을 받지 않는다. 진동자의 두께를 가변시키면 진동자의 하중을 변경시킬 수 있으므로 진동량을 줄이거나 늘리는 것이 용이하다.

진동자 무게를 회전자 전면에 골고루 배치되게 함으로써 강한 충격으로부터 진동자가 이탈되는 것을 방지한다.

이러한 구조로도 회전자를 구성하는 전체 구성요소가 수지로 일체화 될 수 있으므로 서로 간에 높은 결합력을 가질 수 있다. 그러므로 강한 충격에도 쉽게 이 탈 되거나 파손되지 않는 구조이다.

또한, 본 발명의 진동모터에 따르면, 회전자의 코일은 그 하면과 상면이 배선기판과 진동자에 의해 각각 고정되어 지지되므로, 외부의 충격에도 쉽게 변형되지 않는다. 또한, 수지 사출 시 코일의 외부뿐만 아니라 공심에도 수지 사출물을 주입할 수 있는 구조로 설계되어 있으므로, 수지 사출 압력으로 인한 코일의 변형을 방지할 수 있어서, 코일의 단선불량이 예방될 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명키로 한다.

도 3은 본 발명의 코인형 진동모터(100)의 분해 사시도면이고, 도 4는 그 진동모터(100)의 내부를 보인 단면도이다. 또한, 도 5는 진동모터(100)에 적용되는 회전자(110)의 평면도이며, 도 6은 도 5의 A-A선을 따라서 본 단면도이고, 도 7은 도 5의 회전자(110)의 저면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 코인형 진동모터(100)는 컵 형상의 상부 케이스(102)와 그 상부 케이스(102)의 입구를 폐쇄하는 평판형의 하부 케이스(104)를 포함한다. 이들 케이스(102, 104)는 압입 결합에 적합하도록 금속재로 만든다. 이 상부 케이스(102)와 하부 케이스(104)의 중앙에는 각각 홈과 구멍이 마련된다. 그 홈과 구멍에 회전축(106)이 수직으로 삽입되어 고정된다.

그 회전축(106)에는 회전자(110)의 회전중심이 삽입되어 그 회전자(110)가 회전축(106)에 회전가능하게 지지된다. 회전자(110)는 전체적인 형상이 반원보다는 좀 더 큰 원호 형상(대략 "D"자 형상)을 이룬다. 회전자(110)의 회전중심은 회전자(110)가 정원인 경우를 가정했을 때의 그 원의 중심과 동일한 위치이므로 편심 되어있다.

회전자(110)는 복수개의 코일(112), 진동자(114), 수지사출물(116)로 된 몸체, 원통형 베어링(118), 배선기판(134), 정류자(122), 패턴저항(124)을 포함한다. 회전자(110)는 베어링(118)을 중심으로 하여 그 저부를 감싸면서 배선기판(134)이 배치되고, 그 배선기판(134) 위에는 대략 찌그러진 타원 형상의 두 개의 코일(112)이 베어링(118)을 중심으로 좌우 양측에 대칭되게 각각 배치된다. 그리고 그 두 코일(112)의 윗면에는 본 발명에 따른 구조적 특징의 핵심을 이루는 진동자(114)가 배치된다. 회전자(110)의 모든 구성요소들 즉, 코일(112), 진동자(114), 베어링(118), 배선기판(134)은 수지 사출물(116)에 의해 일체로 성형되어 그 전체가 앞서 언급했던 "D"형상을 이루게 된다.

진동자(114)는 회전자(110)의 편심수단으로 기능하는 것이므로 통상 비중이 높은 물질로 된 중량체로 만들어지는데, 본 발명의 경우 코일(112)의 상면에 덮는 형태로 고정되는 것이므로 비자성금속이나 비금속의 중량체로 구성하여 코일(112)에서 생성되는 자계에 주는 영향이 최소화되도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명은 이러한 관점에서 진동자(114)를 고비중의 텅스텐 분말가루에 소정량의 니켈을 첨가하여 고온에서 소결 처리하여 만든다. 니켈을 추가함으로써 표면이 내부식성을 지닐 뿐만 아니라, 평탄도가 양호하게 얻어져서 코일 윗면에 설치하기에는 유리하게 된다. 진동자(114)를 제조함에 있어서, 얇으면서 넓이가 넓은 진동자를 제작하는 경우 휘어지는 문제가 생겼다. 발명자는 이 문제점을 해결하기 위하여 위와 같은 소결공정 후 얻어진 진동자를 프레스로 눌러주는 교정공정을 추가하였다. 그 결과, 비틀림 없이 두께가 최소 0.25mm 까지 얇은 진동자를 제작할 수 있었다.

코일(112)은 공심 코일이다. 코일을 세 개 이상 설치하는 경우에도, 회전자(110)에 균등하게 배치됨으로써 고효율을 얻을 수 있도록 한다. 특히, 코일(112)은 납땜 부위가 단선에 취약하므로, 그 부위를 UV본드로 도포하여 자외선 건조한다.

코일(112) 윗면에 진동자(114)를 설치하는 방법을 설명하면, 우선 수지 사출에 앞서 먼저 접착제를 사용하여 진동자(114)를 코일(112) 윗면에 고정시킨다. 접착제를 이용한 접착은 수지 사출 시 사출 압력에 의하여 진동자의 위치가 유동하지 않도록 해주기 위한 것이다. 그렇게 하면, 대량 생산 시 회전자의 무게중심이 일정하게 되어 진동량 역시 일정하게 유지 할 수 있다. 코일(112) 또한 진동자(114)와 접착되어 있으므로 높은 사출 압력에도 코일의 변형이 발생되질 않아 단선불량을 방지할 수 있다. 진동자(114)의 저면과 코일(112)의 상면을 고정시키는 데 사용하는 접착제는 건조 시 가스발생이 없으며 공기가 통하지 않는 곳에서도 접착이 이루어질 수 있는 혐기성 UV접착제를 사용하는 것이 좋다.

회전자(110)의 구성요소들을 하나의 몸체로 만들기 위한 수지 사출 작업을 할 때, 수지 사출압에 의한 코일(112)의 변형이 생기지 않도록 하는 조치가 필요하다. 도 8의 (a)는 수지를 사출하기 전의 회전자의 상태(단, 진동자(114)는 이해를 돕기 위해 제거한 상태임)를 나타내는데, 도 8의 (b)에 도시된 것처럼 코일(112)의 공심(112a)에 아무것도 채우지 않는 상태로 아래 위에서 수지를 사출하면(도면에서 s는 수지 사출물의 주입 방향임), 코일(112)은 그 수지의 사출압에 의해 가운데 부분이 밀려들어가게 된다. 이와 같은 코일 변형에 의해 배선기판(134)에 접착되어 있는 코일(112)은 충격을 받아 단선 불량이 발생할 수 있다. 사출 압력에 의한 코일 변형의 정도가 약하여 단선에 까지는 이르지 않은 경우라도 진동모터의 장시간 사용 시 진행성 단선불량으로 발전할 가능성은 있다.

본 발명은 코일(112)의 단선 불량을 방지하기 위해, 수지 사출물(116)을 코일(112)의 외부뿐만 아니라 코일의 공심(112a)에도 같이 채우는 방안을 채용한다. 이와 함께 큰 진동력을 얻기 위해 진동자(114)도 가능하면 넓게 만드는 것이 유리하다는 점이 함께 고려될 필요가 있다. 이런 점에서 진동자(114)는 원호 각이 회전자(110)의 회전 중심을 기준으로 180도를 넘지 않는 범위에서 코일(112)의 윗면을 적어도 절반 이상을 덮도록 설계하는 것이 바람직하다. 그렇게 해야 보다 높은 진동력을 발생시킬 수 있다. 다만, 진동자(114)의 크기를 정함에 있어서, 코일(112)의 공심(112a)에도 수지 사출물을 주입하기 위한 개구를 마련하는 것도 함께 고려되어야 할 것이다. 그러므로 진동자(114)는 코일의 공심(112a)의 대부분을 덮되 전부 덮지 않고 일부를 개방된 상태로 남겨두고 덮을 수 있는 크기인 것이 바람직하다.

도 9a 내지 9d는 회전자(110)에 대한 수지 사출 작업의 절차를 도시한다. 배선기판(134) 위에 두 개의 코일(112)을 좌우로 대칭 배치하여 고정시키고(도 9a 참조), 그 위에 진동자(114)를 접착시키고(도 9b 참조), 또한 베어링(118)을 회전중 심에 위치시킨다(도 9c 참조). 진동자(114)는 코일(112)의 공심(112a)을 전부 덮지 않고 일부를 개방 상태로 남겨놓고 덮는다. 이러한 회전자 결합체를 사출금형(116a)에 삽입하여 수지를 사출한다. 수지 사출물은 코일(112) 외부뿐만 아니라 그 개구를 통해 코일의 공심(112a) 안으로도 주입된다. 이에 의해 한 몸체로 성형된 회전자(110) 완성품을 얻는다(도 9d 참조).

이렇게 수지 사출 시, 수지를 코일(112) 외부뿐만 아니라 코일(112) 공심(112a)의 그 개방된 부분을 통해 공심(112a) 안으로도 주입하므로, 코일(112)의 외부와 내부 간에 가해지는 사출 압력이 균등하다. 따라서 도 8의 (b)에 도시된 것과 같은 사출 압력에 의한 코일(112)의 변형이 최소화 되어 단선으로 인한 불량을 예방할 수 있다.

베어링(118)은 회전자(110)의 회전중심에 위치하며 내부에 축방향 공동이 마련되어 회전축(106)이 그 공동을 통해 관통 결합된다. 회전자(110)의 하부에는 링 모양으로 된 영구자석(140)이 배치된다. 그 영구자석(140)에는 N극과 S극이 교대로 배치되어 있다, 그리고 하부 케이스(104)의 바닥과 영구자석(140)의 저면 사이에는 신호전달을 위한 연성회로(132)가 배치된다. 연성회로(132)에는 브러시(130)가 연결되어 있다. 영구자석(140)과 회전자(110)는 일정한 공극을 유지하도록 하고, 브러시(130)는 회전자(110)의 정류자(122)에 접촉되도록 설치되어야 한다. 여기서, 연성회로(132)는 케이스(102, 104)의 측면으로 돌출되게 하여 리드와이어나 특정한 전원공급단자에 연결된다. 외부에서 공급되는 구동전력은 연성회로(132)와 브러시(130)를 거쳐 배선기판(134)에 마련된 정류자(122)를 통해 코일(112)로 공급된 다.

배선기판(134) 내측의 베어링(118)의 외주면에는 코일(112)과 연결되도록 정류자(124)가 설치된다. 브러시(130)와 정류자(122)간의 불꽃을 방지하기 위해 배선기판(134)에는 정류자(122)와 브러시(130)의 마모를 최소화 할 수 있는 패턴저항(124)이 설치된다.

회전축(106)의 상부와 상부 케이스(102)의 중앙 홈 사이에는 소음방지필름(108)을 배치시켜, 회전자(110)의 회전 시 진동에 의해 발생되는 소음이 케이스(102, 104) 외부로 방출되지 않도록 한다. 회전축(106)의 하부에는 스토퍼(136)가 설치되어 있어 회전자(110)가 일정한 공간에서 자유롭게 회전할 수 있도록 해준다.

베어링(118)은 그 외주면에 체결부인 홈(a)이 더 형성된다. 그 홈(a)에 의해 베어링(118)은 회전자(110)의 수지 사출물(116)과 더욱 견고하게 결합된다. 또한, 진동자(114)도 회전자(110)의 수지 사출물(116)과 보다 견고하게 일체화 되도록 하기 위해 그 상면에는 가장자리 둘레를 따라 단차(b)를 형성하여 형상부결합부로 기능하도록 한다. 이와 같이, 베어링(118)과 진동자(114)는 각각에 형성된 홈(a)과 단차(b)에 의해 회전자(110)의 수지 사출물(116)과의 결합강도가 높아지게 된다.

발명자가 진동자(114)의 전체 두께(높이)를 다르게 변경시켜가면서 진동모터(100)의 특성을 체크해본 바에 따르면, 코일(112) 위에 고정된 진동자(114)의 전체 두께(L1)는 코일(112)의 전체 두께(L2)보다 크지 않는 것이 바람직하다. 진동자(114)의 전체 두게(L1)가 코일(112)의 전체 두께(L2)보다 더 두꺼울 경우, 회전 자(110)가 회전할 때 부하가 가중되어 코일에 발열이 심하고 수명이 줄어들 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라, 회전수가 낮아지고 진동량이 감소할 수도 있다.

또한 회전축(106)을 기준으로 진동자(114)가 위치한 곳의 맞은편 쪽(코일(112)의 뒤쪽)의 수지 사출물(116)의 높이(h1)는 코일(112)의 높이(h2)와 같거나 낮은 것이 바람직하다. 그렇게 하면 회전자의 편심을 최대화 하여 최대한의 진동량을 발생시킬 수 있게 되기 때문이다.

한편, 본 발명에 따른 진동모터(100)의 작동은 다음과 같이 이루어진다. 먼저, 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 연성회로(132)에 전원이 인가되면 전류가 브러시(130)와 배선기판(134)의 정류자(122)를 거쳐 코일(112)에 흐르게 됨으로써 코일(112)에는 자계가 형성된다. 각 코일(112)의 자계와 영구자석(140)의 자계 사이에는 인력과 척력이 작용하는데, 그 두 힘의 합력에 코일(112)에는 일정한 방향의 회전력이 작용하게 된다. 그에 따라 회전자(110)는 회전축(106)을 중심으로 한 방향으로 회전하게 된다.

이때, 회전자(110)는 베어링(118)에 의해 부드럽게 회전한다. 그런데 회전자(110)는 진동자(114)에 의해 편심되어 있으므로, 회전자(110)는 회전하면서 진동을 발생시키게 된다. 진동에 의한 소음은 회전축(106) 상단에 개재된 소음방지필름(108)에 의해 차단된다.

진동자(114)가 코일(112) 윗면에 설치되는 구조이므로 진동자(114)의 부피를 최대화 할 수 있기에 발생되는 진동력이 기존에 비해 훨씬 강하다. 그리고 진동량을 더 높이고자 할 때는 진동자(114)의 두께(L1)를 더 키워서 무게를 무겁게 하면 된다. 이와 같이, 베어링(118)과 진동자(114)는 각각에 형성된 홈에 의해 회전자(110)의 수지 사출물(116)과 견고하게 결련되어 있으므로, 회전자(110)는 강한 충격에 파손되지 않아 장기간 사용할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 청구범위에 기재된 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 설계변경하여 실시하는 경우에는 본 발명의 범주로 간주한다.

본 발명의 진동모터는 부피에 비해 보다 큰 진동력을 얻을 수 있는 구조로 되어 있어, 진동모터의 소형화가 요구되는 곳에 다양하게 이용될 수 있다. 특히, 설치공간이 더욱 줄여야 하는 소형 전자제품(예컨대, 휴대폰 등과 같은 휴대용 전자기기)에 사용자 알림 수단으로서 채용되기에 적합하다.

도 1은 종래의 코인형 진동모터의 사시도,

도 2는 종래의 코인형 진동모터의 분해 사시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코인형 진동모터의 분해 사시도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코인형 진동모터의 내부를 보인 단면도,

도 5는 본 발명의 코인형 진동모터의 회전자의 평면도,

도 6은 도 5의 A-A선 단면도

도 7은 도 5의 회전자의 저면도이다.

도 8의 (a)와 (b)는 수지 사출 압력에 의한 코일 형상의 변형이 일어나는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 9a 내지 9d는 회전자에 대한 수지 사출 작업의 절차를 도시한다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

102: 상부 케이스 104: 하부 케이스

106: 회전축 108: 소음방지필름

110: 회전자 112: 코일

114: 진동자 116: 수지 사출물

118: 베어링 140: 영구자석

122: 정류자 124: 패턴저항

130: 브러시 132: 연성회로

134: 배선기판 136: 스토퍼

Claims (12)

1. 코인형 진동모터에 있어서,

   서로 맞물려 내부에 원형의 회전 공간을 제공하는 상부 및 하부 케이스;

   상기 상부 및 하부 케이스의 대면하는 중앙부에 수직되게 고정되는 회전축;

   상기 회전축에 회전중심이 삽입되어 회전가능하게 지지되며, 정류자가 마련된 배선기판 위에 자계를 발생시키는 복수개의 코일과 그 위에 고비중의 진동자가 순차 적층되어 수지 사출물에 의해 서로 일체로 결합되어 원형에서 일부가 제거된 모양의 회전자;

   상기 회전자와 일정한 공극을 유지하면서 이격되고 그 아래쪽의 상기 하부케이스 바닥면 위에 고정되어, 링형 원주를 따라 N극과 S극이 교대로 배치되어 있는 영구자석;

   상기 영구자석과 상기 하부 케이스 바닥면 사이에 설치되고, 외부의 전원과 연결되는 연성회로; 및

   일측이 상기 연성회로에 연결되고 타측이 상기 정류자에 접촉되도록 연장되어, 외부에서 상기 연성회로를 통해 전달되는 전력을 상기 정류자를 통해 상기 회전자의 코일로 전달하는 브러시를 포함하며,

   상기 회전자의 코일에 전력이 공급되면, 상기 회전자는 상기 회전축을 중심으로 편심 회전운동을 하는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 코일은 각각 공심 코일이고, 상기 수지사출물은 상기 복수 개의 코일의 공심에도 채워져 있으며, 상기 진동자는 상기 복수 개의 코일 각각의 공심 안으로 수지사출물 주입을 위해 상기 공심의 일부를 개방된 상태로 남겨두고 상기 복수 개의 코일의 윗면의 절반 이상을 덮으면서 상기 코일 윗면에 적층되는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전자는, 상기 회전자의 회전 중심에 배치되고, 내부에 축방향 공동이 마련된 원통형이며 상기 축방향 공동에 상기 회전축이 끼워져서 지지되는 베어링을 더 포함하며,

   상기 배선기판은 'D'자를 닮은 모양의 회로기판에 상기 회전 중심과 대면하는 지점에 상기 베어링이 삽입될 수 있는 결합공이 형성되어 그 결합공을 통해 상기 베어링의 저부에 끼워져 상기 회전자의 저면을 이루고 상기 베어링 외주면 주위를 돌아가면서 복수개의 정류자 패턴과 이에 각각 연결된 도선 패턴이 형성되며,

   상기 회전자는 상기 원형의 중심을 포함하는 'D'자를 닮은 모양의 평판형인 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
4. 제2항에 있어서, 상기 진동자의 저면과 상기 복수 개의 코일의 상면은 혐기성 UV 접착제로 본딩되는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
5. 제2항에 있어서, 상기 진동자는 상기 회전자의 수지 사출물과의 결합력을 높 이기 위해 그 상면의 가장자리 둘레를 따라 단차(b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진동자의 두께(L1)는 상기 복수 개의 코일의 전체두께(L2)보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전축을 기준으로 상기 진동자가 위치한 곳의 맞은편 쪽(상기 코일 뒤쪽)의 사출물의 높이(h1)는 상기 코일의 높이(h2)와 같거나 낮은 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
8. 케이스 내부 중심에 고정된 회전축을 중심으로 N극과 S극이 교대로 배치된 영구자석이 배치되고, 그 영구자석과 상기 케이스 바닥면 사이에 배치된 연성회로에 브러시가 연결되어 위로 비스듬히 연장되며, 회전자가 상기 영구자석 위에 이격되어 상기 회전축에 회전중심이 삽입되어 회전가능하게 지지되는 코인형 진동모터에 있어서,

   상기 회전자는 정류자가 마련된 배선기판 위에 복수 개의 코일이 배치되어 그 배선기판에 전기적으로 연결되고, 고비중의 진동자가 상기 복수 개의 코일 위에 적층되고, 수지 사출물에 의해 상기 회전자의 구성요소들이 서로 일체로 결합되어 D자 모양의 판 형상을 이루어 상기 회전축에 대하여 편심된 형상을 가지며, 상기 연성회로와 상기 브러시를 통해 제공되는 전류에 의해 상기 복수 개의 코일이 생성하는 자계와 상기 영구자석의 자극 간의 상호 작용에 의해 회전을 할 때, 편심 회전을 하여 진동을 일으키는 것을 특징으로 하는 코인형 진동 모터.
9. 제8항에 있어서, 상기 회전자는, 상기 회전자의 회전 중심에 배치되고, 내부에 축방향 공동이 마련된 원통형이며 상기 축방향 공동에 상기 회전축이 끼워져서 지지되는 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코인형 진동 모터.
10. 제8항에 있어서, 상기 회전자는,

    상기 회전자의 회전 중심에 배치되고, 상기 회전축에 끼워져서 지지되는 베어링;

    상기 회전자의 저면에 배치되는 'D'자 모양의 회로기판의 회전 중심에 상기 베어링이 삽입될 수 있는 결합공이 형성되고, 상기 베어링 외주면 주위를 돌아가면서 복수개의 정류자 패턴과 이에 각각 연결된 도선 패턴이 형성된 배선기판;

    상기 배선기판 위에 상기 회전축을 기준으로 대칭적으로 배치되어 상기 정류자의 도선 패턴과 연결되고, 전류가 흐를 때 전자계를 발생하는 복수개의 코일;

    고비중의 재질로 만들어지고, 상기 베어링 주위에서 상기 회전자의 둘레 근처까지 연장되는 평판 원호(부채꼴) 형상이며, 상기 복수개의 코일의 윗면 위에 적층되는 진동자; 및

    상기 회전자의 전체 구성요소들 사이에 사출되어 그 구성요소들을 일체로 결합시켜주고 상기 회전자의 전체 형상이 상기 배선기판보다 좀더 큰 'D'자 모양의 평판형을 이루도록 해주는 수지 사출물로 된 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 베어링은 상기 회전자의 수지 사출물과의 결합력을 높이기 위해 그 외주면에 홈 형태의 체결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
12. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 진동자는 상기 회전자의 수지 사출물과의 결합력을 높이기 위해 그 상면의 가장자리 둘레를 따라 단차(b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.

Images