KR101081833B1 - 진동 발생 장치 - Google Patents

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유키코 시미즈
도시노리 야마스에
히로시 아즈마
히로카즈 기타무라
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오무론 가부시키가이샤
소니 주식회사
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Abstract

본 발명은 휴대형 전화기 등에 사용되는 진동 발생 장치이며, 로터(110)와 이 로터를 회전 가능하게 지지하는 스테이터(120)를 구비하고, 로터를 회전시킴으로써 진동을 발생한다. 로터는 수지 성형품으로 이루어지고 스테이터에 설치된 고정축(124)에 회전 가능하게 장착된 베어링 슬리브(160)와, 마그넷(170)과, 베어링 슬리브에 대하여 편심 상태로 위치하는 웨이트(180)를 구비하고, 베어링 슬리브와 마그넷이 베어링 슬리브의 재료 수지에 의해 일체화되어 형성되어 있다. 스테이터는 고정축 외에 바닥판(121)과, 덮개판(122)과, 마그넷과 대향하여 배치된 코일(140)을 구비하고, 코일에 통전됨으로써 로터가 회전되고, 마그넷과 바닥판 또는 덮개판 사이에 작용하는 흡착력에 의해 베어링 슬리브는 바닥판 또는 덮개판과 접촉한 상태에서 회전한다.
로터, 마그넷, 베이링 슬리브, 바닥판, 웨이트.

Description

진동 발생 장치{VIBRATION GENERATING DEVICE}
본 발명은 진동 발생 장치 및 이 진동 발생 장치를 이용한 전자 기기에 관한 것이다.
본 출원은 일본국에서 2003년 2월 18일에 출원된 일본 특허 출원 번호 2003-039969를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 원용함으로써, 본 출원에 포함된다.
종래, 사용자에게 진동을 전달하는 진동 발생 장치를 이용한 전자 기기가 있다. 일례로서 휴대형 전화기를 들 수 있으며, 휴대형 전화기에서는, 이른바 매너 모드 시에는 진동을 발생함으로써 착신을 사용자에게 알릴 수 있는 구성을 구비하고 있다. 이 휴대형 전화기에는 진동을 발생하는 진동 액추에이터로서의 진동 발생 장치가 내장되어 있다.
휴대형 전화기에 사용되는 진동 발생 장치로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 구성된 것이 있다. 도 1에 나타낸 진동 발생 장치(1)는 브러시 부착 모터(2)의 출력축(3)에 추(웨이트)(4)를 출력축(3)에 대하여 편심(偏心) 상태로 고정하고 있다.
이 진동 발생 장치(1)는 모터(2)가 구동하여 출력축(3)이 회전하는 것에 의 해 웨이트(4)가 편심하여 회전함으로써 발생하는 회전 언밸런스 에너지를 진동 성분으로서 인출한다. 이와 같은 진동 발생 장치(1)에서는, 다음과 같은 문제가 있다.
구동원으로서 브러시 부착 모터(2)를 사용하면, 이른바 슬릿 쇼트에 의한 회전 불량 등을 제로로 할 수 없기 때문에, 진동 발생 동작의 신뢰성이 부족한 문제가 있다.
모터 본체는, 예를 들면, 직경을 3.5mm 정도까지 작게 할 수는 있지만, 원하는 크기의 진동 에너지를 얻기 위해 회전수를 올릴 필요가 있고, 그에 따라 소비 전력이 너무 상승한다고 하는 문제가 있다. 소비 전력의 상승은 휴대형 전화기와 같은 전지를 전원에 사용하는 휴대형의 전자 기기에 있어서는, 전지 수명 등의 관점에서 바람직한 것은 아니다.
또, 모터 본체의 직경을 작게 하여, 모터 직경의 내측에서 웨이트를 배치하려고 하면, 회전 언밸런스 에너지 발생용 웨이트의 편심량을 크게 취할 수 없게 되어, 진동 성분이 적어져 버린다.
웨이트의 편심량을 크게 하기 위해서는, 출력축에 대하여 고무 링 등을 끼워 맞추고, 이 고무 링에 웨이트를 장착하여 웨이트의 편심량을 벌거나, 진동 성분을 증폭하는 것이 필요하게 되고, 결과적으로 진동 발생 장치(1)의 박형화나 소형화가 곤란하게 되어 있다. 또한, 부품 개수가 많아지게 되기 때문에, 비용 다운을 도모하기 어렵고, 또, 부품 개수의 증대가 진동 발생 동작의 신뢰성을 저하시킨다고 하는 문제도 있다.
그래서, 출원인은 일본국 특원 2002-186555의 명세서 및 도면에서, 로터 마그넷과 스테이터 코일을 평면적으로 대향시켜 배치한 평면 대향형 모터에 설치한 로터의 편심 위치에 웨이트를 설치한 진동 발생 장치를 제안했다.
이 진동 발생 장치는 로터와 스테이터를 평면적으로 대향시켰으므로, 박형화 및 소형화가 가능하며, 또 로터의 직경을 크게 취할 수 있기 때문에, 웨이트의 편심량을 크게 취할 수 있으므로, 웨이트의 질량이 비교적 큰 회전 언밸런스 에너지를 얻을 수 있어, 작은 소비 전력으로 큰 진동을 얻을 수 있다. 이 모터는 브러시레스 모터이기 때문에, 이른바 슬릿 쇼트에 의한 회전 불량이 생기지 않아, 신뢰성이 높은 장치가 된다.
그런데, 상기 출원 명세서 및 도면에서 제안한 진동 발생 장치는 로터를 구성하는 각 부재, 즉, 샤프트, 로터 요크, 로터 마그넷, 링 및 웨이트가 모두 개별 부품으로서 형성된 후, 샤프트에 링을 고정하고, 이 링에 로터 요크를 고정하고, 로터 요크에 로터 마그넷 및 웨이트를 고정한다고 하는 바와 같이 조립하도록 구성되어 있다. 그러므로, 조립 공정수가 많아져, 제조 비용이 상승하는 원인이 될 뿐만 아니라, 로터를 구성하는 각 부재에 조립을 위한 상호 결합 부분을 형성할 필요가 있어, 로터 자체의 소형화와 함께, 샤프트의 축 방향에 있어서의 크기의 소형화, 즉, 박형화에 한계가 있다.
또, 스테이터에 로터의 샤프트를 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링 장치를 설치할 필요가 있어, 이 베어링 장치의 두께, 즉, 축 방향의 크기가 필요한 만큼, 박형화가 제한된다.
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래의 기술이 가지는 문제점을 해결할 수 있는 신규 진동 발생 장치 및 이 진동 발생 장치를 이용한 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 진동 발생 장치의 한층 더 소형화 및 박형화를 도모하고, 이 진동 발생 장치를 이용하는 전자 기기의 한층 더 소형화 및 박형화를 도모하는 것에 있다.
본 발명에 관한 진동 발생 장치는 로터와 이 로터를 회전 가능하게 지지하는 스테이터를 가지고, 로터를 회전시킴으로써 진동을 발생하는 진동 발생 장치로서, 로터는 수지 성형품으로 이루어지고 스테이터에 수직으로 설치(立設)된 고정축에 회전 가능하게 장착된 베어링 슬리브와, 마그넷과, 베어링 슬리브에 대하여 편심 상태로 위치하는 웨이트를 구비한다. 베어링 슬리브와 마그넷이 베어링 슬리브의 재료 수지에 의해 일체화되어 형성되고, 스테이터는 고정축 외에 바닥판과, 덮개판과, 마그넷과 대향하여 배치된 코일을 구비하며, 코일에 통전(通電)됨으로써 로터가 회전되고, 마그넷과 바닥판 또는 덮개판 사이에 작용하는 흡착력에 의해 베어링 슬리브는 바닥판 또는 덮개판과 접촉한 상태에서 회전된다.
본 발명에 관한 진동 발생 장치는 로터를 구성하는 각부재의 형상이 간소화되어, 로터 자체의 구조가 간소화되므로, 로터 자체의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다. 또, 로터의 슬리브를 스테이터의 고정축에 끼워 맞춘 상태로 슬리브를 바닥판 또는 덮개판과 접촉한 상태에서 회전시키는 구조이므로, 스테이터 측의 베어링 구조가 단순화되고, 이에 따라, 진동 발생 장치 전체의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다.
본 발명에 관한 진동 발생 장치의 모터는 브러시레스 모터이므로, 신뢰성이 뛰어나, 안정된 동작이 가능한 동시에, 저소비 전력이다.
또, 본 발명에 관한 전자 기기는 로터와 이 로터를 회전 가능하게 지지하는 스테이터를 가지고, 로터를 회전시킴으로써 진동을 발생하는 진동 발생 장치를 구비한다. 여기에서, 로터는 수지 성형품으로 이루어지며 스테이터에 수직으로 설치된 고정축에 회전 가능하게 장착된 베어링 슬리브와, 마그넷과, 베어링 슬리브에 대하여 편심 상태로 위치하는 웨이트를 구비한다. 베어링 슬리브와 마그넷이 베어링 슬리브의 재료 수지에 의해 일체화되어 형성되고, 스테이터는 고정축 외에 바닥판과, 덮개판과, 마그넷과 대향하여 배치된 코일을 구비하며, 코일에 통전됨으로써 로터가 회전되고, 마그넷과 바닥판 또는 덮개판 사이에 작용하는 흡착력에 의해 베어링 슬리브는 바닥판 또는 덮개판과 접촉한 상태에서 회전된다.
본 발명에 관한 전자 기기는 소형화 및 박형화가 도모된 진동 발생 장치를 이용하고 있으므로, 기기 자체의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다.
이 전자 기기에 사용하는 진동 발생 장치는 브러시레스 모터를 사용하고 있기 때문에, 신뢰성이 뛰어나 안정된 동작이 가능하며, 또한 저소비 전력이므로, 신뢰성이 높은 진동 모드를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 전지의 유효 사용 시간을 길게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 구체적인 이점은 이하에서 도면을 참조하여 설명되는 실시예의 설명으로부터 한층 명백해질 것이다.
도 1은 종래의 진동 발생 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 관한 진동 발생 장치가 사용되는 휴대형 전화기를 나타낸 정면도이며, 도 3은 그 배면도이다.
도 4는 본 발명에 관한 진동 발생 장치를 나타낸 사시도이며, 도 5는 케이스를 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명에 관한 진동 발생 장치를 덮개판을 제외하고 나타낸 평면도이다.
도 7은 진동 발생 장치의 주요부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 8은 코일의 권선(卷線) 부분의 형상을 나타낸 개략 평면도이며, 도 9는 그 종단면도이다.
도 10은 구동 회로를 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명에 관한 진동 발생 장치의 다른 예를 나타낸 종단면도이다.
도 12는 본 발명에 관한 진동 발생 장치의 또 다른 예를 나타낸 종단면도이다.
도 13은 본 발명에 관한 진동 발생 장치의 또 다른 예를 나타낸 종단면도이다.
이하에, 본 발명에 관한 진동 발생 장치 및 이 진동 발생 장치를 이용한 전 자 기기를 도면을 참조하여 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 관한 진동 발생 장치가 적용되는 전자 기기의 일례로서의 휴대형 전화기(10)를 나타낸다.
휴대형 전화기(10)는, 예를 들면, 주파수역이 0.8∼1.5GHz인 디지털 방식의 전화기이며, 장치 본체를 구성하는 캐비닛(11), 안테나(12), 표시부(13), 조작부(14), 마이크(15), 스피커(16) 등을 구비하고 있다.
조작부(14)는 도 2에 나타낸 바와 같이 통화 버튼(14a), 통화의 절단 버튼(14b), 텐 키(ten key)(14c, 14c, … ) 등의 각종 조작 부재를 가지고 있다. 표시부(13)에는, 예를 들면, 액정 표시 장치가 사용되며, 통화 상대방의 전화 번호, 전화 번호부의 내용, 인터넷 통신에 의한 웹 사이트 화면, 송신 메일의 작성 화면, 수신 메일의 내용 등 각종의 표시가 행해진다.
캐비닛(11)은 도 2에 나타낸 프론트부(11a)와, 도 3에 나타낸 리어부(11b)를 가지고 있으며, 리어부(11b)측에는, 배터리(17)를 착탈 가능하게 장착할 수 있다. 안테나(12)는 캐비닛(11)에 대하여 출입 가능하게 장착되어 있다.
캐비닛(11)의 내부에는, 진동 발생 장치(100)가 내장되어 있다. 이 진동 발생 장치(100)는, 예를 들면 휴대형 전화기(10)에서, 착신이 있는 경우에 진동을 발생하여, 사용자에 대하여 착신을 진동으로 알리는 기능을 가지고 있다.
그리고, 본 발명에 관한 전자 기기로서, 전술한 휴대형 전화기(10)는 일례이며, 휴대형 전화기 이외의 전자 기기에도 본 발명에 관한 진동 발생 장치를 이용하여 본 발명에 관한 전자 기기로 할 수 있다. 또, 진동 발생 장치가 진동에 의해 완수하는 기능도, 휴대형 전화기(10)에 있어서의 착신 고지(告知) 기능에 한정되지 않고, 그 밖의 기능을 실행하기 위해서도 사용할 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 진동 발생 장치를 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
본 발명에 관한 진동 발생 장치(100)는 로터(110)와 이 로터(110)를 회전 가능하게 지지하는 스테이터(120)를 가진다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 스테이터(12O)의 주된 구성 요소인 스테이터 요크(121)를 바닥판으로 하고, 스테이터 요크(121)와 이 스테이터 요크(12l)의 상방을 덮는 덮개판(122)에 의해 케이스(130)가 형성되고, 케이스(130)에 로터(110)가 회전 가능하게 수납된다.
스테이터 요크(121)는 투자성(透磁性) 재료, 예를 들면, 철, 자성을 가지는 스테인레스강이나 규소 강판 등에 의해 형성되어, 폐자로(閉磁路)를 구성하는 부재이다. 또, 덮개판(122)도 투자성 재료로 형성되어 있지만, 본 발명에서는, 덮개판(122)은 없어도 되고, 또, 덮개판(122)을 설치하는 경우라도 투자성 재료로 형성할 필요는 없다.
스테이터 요크(121)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 대략 정방형상으로 형성된 판 부재이며, 스테이터 요크(121)의 4 코너로부터는 코킹부(123, 123, … )가 수직으로 설치(立設)되어 있다. 또, 스테이터 요크(121)의 중심부에는, 원기둥형을 한 고정축(124)이 수직으로 설치되어 있다.
덮개판(122)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 축 방향 길이(높이)가 짧은(낮은) 원통형 위요부(圍繞部)(125)의 하단부 외연(外緣)으로부터 4개의 각부(角部)(126, 126, … )가 정방형의 4 코너를 이루도록 돌출한 형상을 하고 있으며, 4개의 각부(126, 126, … ) 측면에는 각각 노치(126a, 126a, … )가 형성되어 있다. 그리고, 각부(126, 126, … )의 노치(126a, 126a, … )에 스테이터 요크(121)가 대응하는 위치에 형성된 코킹부(123, 123, … )가 끼워 넣어지고, 또한, 코킹부(123, 123, … )의 대략 상반부(123a, 123a, … )를 각부(126, 126, … )의 상면에 따르도록 기계적으로 코킹(도 4 참조)함으로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스테이터 요크(121)와 덮개판(122)에 의해 로터(110) 및 스테이터(120)를 구성하는 스테이터 요크(121) 이외의 부재를 수용하는 케이스(130)가 형성된다.
스테이터(120)는 상기한 스테이터 요크(121) 외에 코일(14O), 회로 기판(150) 및 회로 기판(150) 상에 탑재된 복수개의 전자 부품(151 내지 154)을 가지고 있다.
코일(14O)은 이른바 플렉시블 프린트 배선판에 구성되어 있다. 코일(140)은 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 복수개의 권선(卷線) 부분(141, 141, … )을 플렉시블 절연 기판(142) 상에 형성하여 이루어진다. 이들 권선 부분(141)은, 예를 들면, 대략 선형 형상으로 형성되어 있고, 도 7 및 도 8에 나타낸 예에서는, 6개의 권선 부분(141, 141, … )이 중심축 CL을 중심으로 하여 원주 방향에 따라 배열되어 있다. 이들 권선 부분(141, 141, … )은 회로 기판(15O)에 형성된 배선 패턴부(도시하지 않음)를 통해 후술하는 구동 회로에 접속되어 있다. 그리고, 권선 부분(141)은, 예를 들면, 폴리이미드와 같은 절연재에 의해 피복됨으로써 외부에 대하여 전기적으로 절연되어 있다.
코일(14O)의 절연 기판(142)에는, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 전자 부품(151, 152, 153, 154)을 피하기 위해 노치(142a, 142a, … )가 형성되어 있다. 또, 절연 기판(142)의 중심부에는 고정축(124) 및 로터(11O)의 후술하는 베어링 슬리브를 삽입하기 위한 삽입 구멍(142b)이 형성되어 있다.
전자 부품(151 내지 154)의 전극(도시하지 않음)은 회로 기판(150)의 도체(도시하지 않음) 패턴에 대하여 직접 땜납을 사용하여 전기적으로 접속된다. 이와 같이 전자 부품(151 내지 154)을 코일(140)의 존재에 관계없이 코일(140)을 피하도록 하여 배치할 수 있으므로, 진동 발생 장치(100)의 두께, 즉, 중심축 CL 방향에 있어서의 크기의 소형화 및 박형화를 도모할 수 있다.
스테이터(120)의 회로 기판(150)은 스테이터 요크(121)의 내면, 즉, 상면에, 예를 들면, 접착제에 의해 고정되어 있다. 또, 코일(140)은 회로 기판(150)의 상면에, 예를 들면, 접착제에 의해 고정되어 있다. 회로 기판(150)의 중심부에는 상기 고정축(124) 및 로터(110)의 후술하는 베어링 슬리브를 삽입하기 위한 삽입 구멍(155)이 형성되어 있다.
그리고, 코일(140)과 회로 기판(150)은 함께 플렉시블 프린트 배선판으로서 구성할 수도 있고, 코일(14O)만을 플렉시블 프린트 배선판으로서 구성하고, 회로 기판(150)은 리지드(rigid), 즉 딱딱한 기판, 예를 들면 유리 에폭시 기판과 같은 것으로서 구성할 수도 있다.
코일(14O)은 플렉시블 프린트 배선판을 복수매 적층함으로써, 권선 부분(141)을 복층화, 예를 들면, 4층화함으로써, 로터(11O)를 회전시킬 때의 토크 정수 (定數)의 증대를 도모하면서, 스테이터(120)의 박형화, 나아가서는, 진동 발생 장치(100)의 박형화를 도모할 수 있다. 그리고, 코일(140)로의 통전 방법 및 구동 회로에 대해서는 후술한다.
상기와 같이 구성된 스테이터(120)에 대하여 회전 가능하게 로터(110)가 배치된다.
로터(110)는 도 9에 나타낸 바와 같이 베어링 슬리브(160)와 로터 마그넷(17O)과 웨이트(180)와 로터 요크(190)가 일체로 형성되어 이루어진다.
베어링 슬리브(160)는 수지 성형품으로서 형성되고, 대략 원통형을 한 주부(主部)(161)와 외주 에지부에 위치한 주변 결합부(162)가 중간부(도시하지 않음)를 통해 일체로 형성되어 있다. 주부(161)의 중심을 관통하여 형성된 중심 구멍(161a)의 내경은 스테이터(120)의 고정축(124) 외경보다 약간 크게 형성되어 있다. 이 베어링 슬리브(160)는 마찰 계수가 작은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 카본 파이버 또는 카본 비즈가 혼입된 PPS(polyphenylene sulfide)나 LCP(Liquid Crystal Polymer)에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 베어링 슬리브(160)를 여기에 예시한 재료 이외의 재료로 형성해도 상관없는 것은 물론이다.
로터 마그넷(170)은 도너츠형 또는 링형으로 형성되고, 예를 들면, 네오디뮴(neodymium)계 또는 사마륨 코발트(samarium cobalt)계의 소결재(燒結材)를 사용하여 S극과 N극이 다극 착자(着磁)되어 형성되어 있다. 그리고, 로터 마그넷(170)의 내주면(171)이 베어링 슬리브(160)의 주부(161) 상단 근처의 위치에 형성된 대경부 (163)의 외주면에 맞댄 상태로 일체 성형되어 있다.
로터 요크(190)는 투자성 재료, 예를 들면, 철, 자성을 가지는 스테인레스강이나 규소 강판 등에 의해 도너츠형 또는 링형으로 형성되어 있고, 그 내주 에지(191)가 베어링 슬리브(160)의 주부 상단부에 형성된 홈(164)에 끼워 맞춘 상태로 일체 성형되어 있다.
웨이트(180)는 원호형으로 형성되고, 로터 마그넷(170) 및 로터 요크(19O)의 외주부에 대략 반주(半周)에 걸쳐 위치되어 있다. 구체적으로는, 베어링 슬리브(160)의 주변 결합부(162)가 로터 마그넷(170), 로터 요크(190) 및 웨이트(180)의 3자와 일체 성형되어 있다. 이 웨이트(180)는 로터(110)가 스테이터(120)에 대하여 고정축(124)의 중심축 CL을 중심으로 하여 연속 회전할 때 회전 언밸런스 에너지를 진동 성분으로서 인출하기 위한 것이며, 예를 들면, 텅스텐 등 비중이 큰 재질에 의해 형성되어 있다.
전술한 바와 같이, 로터(110)는 베어링 슬리브(160), 로터 마그넷(170), 웨이트(180) 및 로터 요크(190)가 일체로 형성되어 있다. 상세하게는, 베어링 슬리브(160)를 사출 성형할 때, 로터 마그넷(170), 웨이트(180) 및 로터 요크(190)를 베어링 슬리브(100) 성형용 금형의 소정 위치에 인서트해 두고, 그 상태에서 베어링 슬리브(160)의 재료 수지를 금형 내에 사출하는, 이른바 인서트 성형법에 의해, 베어링 슬리브(160), 로터 마그넷(170), 웨이트(180) 및 로터 요크(190)가 일체로 형성되는 것이다.
전술한 바와 같이, 로터(11O)는 그것을 구성하는 부재가 일체로 성형되므로, 1개의 부품으로서 제공되어, 진동 발생 장치(100) 조립 전의 부품 관리나 운반 등의 핸들링이 간소화된다. 또, 베어링 슬리브(160)의 재료 수지에 의해 각 소요 부재가 일체화되므로, 로터 마그넷(170), 웨이트(180) 및 로터 요크(190)에 상호 결합을 위한 결합부를 형성할 필요가 없어, 형상이 단순화하고, 수율 향상에 의한 비용의 저감을 도모할 수 있으며, 또, 소형화 및 박형화가 가능하게 되는 동시에, 신뢰성이 향상된다.
전술한 로터(1l0)는 베어링 슬리브(160)가 스테이터(120)의 고정축(124)에 회전 가능하게 밖에서 끼워진다. 그리고, 스테이터 요크(121)와 로터 마그넷(170) 사이에 작용하는 흡착력에 의해, 로터(110)는 스테이터 요크(121), 즉, 바닥판 쪽으로 끌어 당겨져, 베어링 슬리브(160)의 하단면(165)이 코일(140)의 삽입 구멍(142b) 및 회로 기판(150)의 삽입 구멍(155)을 삽입 통과하여 바닥판(스테이터 요크)(121)에 맞닿는 상태로 된다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 코일(14O)의 권선 부분(141, 141, … )은 회로 기판(150)에 설치된 U상(相), V상, W상용 인출 전극(156, 156, 156)에 접속되어 있고, 이들 인출 전극(156, 156, 156)은, 예를 들면, 플렉시블 배선판(도시하지 않음)을 통해 구동 회로(200)에 접속되어 있다.
구동 회로(200)는 외부 부착 전자 부품인 전자 부품(151, 152, 153, 154)을 가지고 있다. 전자 부품(151)은 구동 클록 발신 회로(210), 구동 SW 판정 회로(211), 프리드라이버(212), 출력 회로(213), 역기전력(逆起電力) 검출 앰프(214), 전치(前値) 유지부(215), 정지 판정부(216), 기동 시간 생성 회로 및 기동 속도 선 택 회로(217) 등을 가지고 있다.
출력 회로(213)는 코일(14O)의 각 권선 부분(141, 141, … )에 대하여 상기 인출 전극(156, 156, 156)을 통해 전기적으로 접속되어 있다.
구동 회로(200)에서, 구동 클록 발신 회로(210)가 발신하는 클록에 따라, 구동 SW 판정 회로(구동 스위칭 펄스 판정 회로)(211)가 프리드라이버(212)에 대하여 출력 회로(213)의 전환 신호를 공급한다. 이에 따라, 프리드라이버(212)는 구동 스위칭 신호를 증폭하여 출력 회로(213)에 부여하고, 출력 회로(213)는 코일(140)에 대하여 적절한 3상 전파(全波) 구동에 의해 통전(通電)된다. 이에 따라, 로터(110)의 로터 마그넷(170)이 발생하는 자계와, 코일(140)의 각 권선 부분(141, 141, … )이 발생하는 자계와의 상호 작용에 의해, 로터(110)는 스테이터(120)에 대하여 고정축(124)의 중심축 CL을 중심으로 하여 회전한다.
코일(14O) 일부의 권선 부분(141)으로부터 얻어지는 역기전력이 역기전력 검출 앰프(214)에 의해 검출되고, 이 검출된 역기전력과, 전치 유지부(215)에 미리 유지되어 있기 전의 값인 역기전력을 정지 판정부(216)에 의해 비교한다. 이에 따라, 기동 시간 생성 회로(217)는 로터(110)의 회전 시간을 생성하고, 기동 속도를 선택한다.
외부 부착 전자 부품(152, 153)은 콘덴서이며, 예를 들면, 로터(110)의 정격 회전수를 결정하기 위한 전류를 만들거나, 가속 전류를 만들거나 하는 역할을 완수한다.
외부 부착 전자 부품(154)은 콘덴서이지만, 이 콘덴서는 가속 전류에 따라, 가속하기 위한 시정수(時定數)를 결정하기 위한 역할을 완수한다.
본 발명에 관한 진동 발생 장치(100)에서는, 로터(110)가, 그것을 구성하는 각 부재가 베어링 슬리브(160)의 재료 수지에 의해 일체화되도록 성형됨으로써 형성되므로, 로터(110)의 소형화와 박형화가 도모되고, 나아가서는, 진동 발생 장치(100)의 소형화와 박형화가 가능하게 된다. 또, 부품 개수가 적어지므로, 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또, 로터(110)의 베어링 슬리브(160)가 바닥판(스테이터 요크)(121)에 직접 맞닿은 상태에서 회전되므로, 이 점에서도, 진동 발생 장치의 박형화가 촉진된다.
또한, 브러시레스이기 때문에, 신뢰성이 뛰어나 안정된 동작이 가능한 동시에, 저소비 전력이다.
그리고, 로터(110)에서, 로터 요크(190)는 필수가 아니며, 로터(110)는 베어링 슬리브(160)와 로터 마그넷(170)과 웨이트(180)에 의해 구성되면 된다. 또, 적어도 베어링 슬리브(160)와 로터 마그넷(170)이 일체 성형되면, 로터(110) 구조의 단순화, 소형화, 박형화 등에 관해 그런 대로의 효과를 가져오는 것이다.
다음에, 본 발명에 관한 진동 발생 장치의 다른 예를 도 11을 참조하여 설명한다.
이 진동 발생 장치(300)에 있어서, 스테이터(120)는 전술한 진동 발생 장치의 스테이터(120)와 동일하며, 로터(310)의 구성을 달리하는 것이다. 따라서, 전술한 진동 발생 장치에 사용하는 로터(110)와 구성을 달리하는 로터(310)의 부분을 상세히 설명하고, 스테이터(120)에 대해서는 전술한 진동 발생 장치의 예를 참조하 여 상세한 설명은 생략한다.
본 예에 사용되는 로터(310)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 베어링 슬리브(320)와 로터 마그넷(330)과 웨이트(340)와 로터 요크(350)가 일체로 형성되어 있다.
베어링 슬리브(320)는 수지 성형품으로서 형성되며, 대략 원통형을 한 주부(321)와 외주 에지부에 위치한 주변 결합부(322)가 중간부(도시하지 않음)를 통해 일체로 형성되어 있다. 주부(321)의 중심을 관통하여 형성된 중심 구멍(321a)의 내경은 스테이터(120)의 고정축(124) 외경보다 약간 크게 형성되어 있다. 이 베어링 슬리브(320)는 마찰 계수가 작은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 카본 파이버 또는 카본 비즈가 혼입된 PPS(polyphenylene sulfide)나 LCP에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 여기에 예시한 재료 이외의 재료로 형성해도 된다.
로터 마그넷(330)은 도너츠형 또는 링형으로 형성되고, 예를 들면, 네오디뮴계 또는 사마륨 코발트계의 소결재를 사용하여 S극과 N극이 다극 착자되어 형성되어 있다. 그리고, 로터 마그넷(330)의 내주면(331)이 베어링 슬리브(320)의 주부(321) 상단 근처 위치에 형성된 대경부(323)의 외주면에 맞댄 상태로 일체 성형되어 있다.
로터 요크(350)는 투자성 재료, 예를 들면, 철, 자성을 가지는 스테인레스강이나 규소 강판 등에 의해 도너츠형 또는 링형으로 형성되고, 그 내주 에지(351)가 베어링 슬리브(320)의 주부(321) 상단부에 형성된 홈(324)에 끼워 맞춘 상태로 일 체로 성형되어 있다. 이 로터 요크(350)에는 적당한 위치에 복수개의 개구(352, 352, … )가 형성되어 있다. 그리고, 도 11에는, 개구(352)는 2개만 나타내고 있다.
웨이트(340)는 원호형으로 형성되고, 로터 마그넷(330) 및 로터 요크(350)의 외주부에 대략 반주에 걸쳐 위치되어 있다. 구체적으로는, 베어링 슬리브(320)의 주변 결합부(322)가 로터 마그넷(330), 로터 요크(350) 및 웨이트(340)의 3자와 일체 성형되어 있다. 이 웨이트(340)는 로터(31O)가 스테이터(120)에 대하여 고정축(124)의 중심축을 중심으로 하여 연속 회전할 때 회전 언밸런스 에너지를 진동 성분으로서 인출하기 위한 것이며, 예를 들면, 텅스텐 등 비중이 큰 재질에 의해 형성되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 로터(310)는 베어링 슬리브(320), 로터 마그넷(330), 웨이트(340) 및 로터 요크(350)가 일체로 형성되어 이루어진다. 상세하게는, 베어링 슬리브(320)의 사출 성형을 행할 때, 로터 마그넷(330), 웨이트(340) 및 로터 요크(350)를 베어링 슬리브(320) 성형용 금형의 소정 위치에 인서트(삽입)해 두고, 그 상태에서 베어링 슬리브(320)의 재료 수지를 금형 내에 사출함으로써, 베어링 슬리브(320), 로터 마그넷(330), 웨이트(340) 및 로터 요크(350)가 일체로 형성되는 것이다.
전술한 로터(310)는 베어링 슬리브(320)가 스테이터(120)의 고정축(124)에 회전 가능하게 밖에서 끼워진다. 그리고, 덮개판(122)과 로터 마그넷(330) 사이에 작용하는 흡착력에 의해, 로터(310)는 덮개판(122) 쪽으로 끌어 당겨져, 베어링 슬리브(320)의 상단면(325)이 덮개판(122)에 맞닿는 상태로 된다. 물론, 흡착력은 로터 마그넷(330)과 바닥판(스테이터 요크)(121) 사이에서도 작용하지만, 로터 요크(350)에는 복수개의 개구(352, 352, … )가 형성되어 있기 때문에, 이 개구(352, 352, … )로부터의 누설 자속이 많아지며, 그에 따라, 로터 마그넷(330)과 덮개판(122) 사이의 흡착력 쪽이 우수하여, 로터(310)는 덮개판(122) 쪽으로 끌어 당겨진다. 그리고, 로터 요크(350)에 개구(352, 352, … )를 형성하는 대신에, 로터 요크(350)의 두께를 얇게 하여, 로터 마그넷(330)으로부터 덮개판(122) 쪽으로 많은 자속이 누설되도록 해도, 로터(310)를 덮개판(122) 쪽으로 끌어 당길 수 있고, 또는 로터 요크(350)를 설치하지 않고, 로터 마그넷(330)이 덮개판(122)에 대하여 노출 상태가 되도록 하여, 로터(310)가 덮개판(122) 쪽으로 끌어 당겨지도록 해도 된다.
이 도 11에 나타낸 진동 발생 장치에서도, 로터(310)의 소형화와 박형화가 도모되며, 나아가서는 진동 발생 장치(300)의 소형화와 박형화가 가능하게 된다. 또, 부품 개수가 적어지므로, 비용의 저감을 도모할 수 있다.
그리고, 적어도, 로터 마그넷(33O)과 베어링 슬리브(320)가 일체로 성형되면, 로터(310) 구조의 단순화, 로터(310)의 소형화 및 박형화 등에 관해, 그런 대로의 효과를 가져올 수 있다.
또, 로터(310)의 베어링 슬리브(320)가 덮개판(122)에 직접 맞닿은 상태에서 회전되므로, 이 점에서도, 진동 발생 장치의 박형화가 촉진된다.
또한, 브러시레스이기 때문에, 신뢰성이 뛰어나 안정된 동작이 가능한 동시에, 저소비 전력이다.
전술한 도 11에 나타낸 진동 발생 장치에서는, 베어링 슬리브(320A)를 도 12에 나타낸 바와 같이 구성해도 된다. 이 베어링 슬리브(320)는 주부(321)의 상단을 폐쇄한 형상으로 하고, 이 폐쇄된 상단면(325A)을 반구형으로 형성한 것이다.
따라서, 이 예에서는, 베어링 슬리브(320A)의 상단면(325A)은 덮개판(122)의 하면과 대략 점으로 접촉하여, 로터(310) 회전 시의 마찰 저항이 작아져, 로터(310)의 양호한 회전을 얻을 수 있다.
또한, 베어링 슬리브(320A)를 도 13에 나타낸 바와 같이 구성해도 된다. 도 13에 나타낸 베어링 슬리브(320A)는 상단면(325A)과 덮개판(122)의 하면 사이에, 덮개판(122)의 하면에 장착된 스러스트(thrust) 받침(360)을 개재(介在)시킨 것이다.
따라서, 이 예에 있어서는, 베어링 슬리브(320A)의 상단면(325A)과 덮개판(122) 사이의 마찰 저항이 더욱 작아지며, 따라서, 로터(310)의 더 한층 양호한 회전이 얻어진다.
그리고, 상기한 각 예에 나타낸 각부의 형상 및 구조는 어느 쪽도 본 발명을 실시하는 데 있어서 실행하는 구체화의 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 각종의 변경이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 관한 진동 발생 장치는 로터를 구성하는 각 부재의 형상이 단순하게 되는 동시에 로터 자체의 구조가 단순하게 되어, 로터 자체의 소형화 및 박형화가 가능하게 되며, 또한, 로터의 슬리브를 스테이터의 고정축 에 밖에서 끼운 상태로 슬리브를 바닥판 또는 덮개판과 접촉한 상태에서 회전시키는 구조이므로, 스테이터 측의 베어링 구조가 단순화되며, 이에 따라, 진동 발생 장치 전체의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다.
그리고, 이 진동 발생 장치를 이용한 전자 기기의 소형화 및 박형화를 도모할 수 있다.

Claims (20)

  1. 로터와 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 스테이터를 가지고, 상기 로터를 회전시킴으로써 진동을 발생하는 진동 발생 장치로서,
    상기 로터는, 수지 성형품으로 이루어지고 상기 스테이터에 수직으로 설치된 고정축에 회전 가능하게 끼워 맞춰지는 베어링 슬리브와, 로터 요크와, 마그넷과, 상기 베어링 슬리브에 대하여 편심 상태로 위치하는 웨이트를 구비하고, 상기 베어링 슬리브와 로터 요크는 상기 베어링 슬리브의 재료 수지에 의해 일체화되어 형성되고,
    상기 스테이터는, 상기 고정축 외에 바닥판과, 마그네틱 재료(magnetic material)로 형성된 덮개판과, 상기 마그넷과 대향하여 배치된 코일을 구비하며,
    상기 코일에 통전(通電)됨으로써 상기 로터가 회전되고, 상기 마그넷과 덮개판 사이에 작용하는 흡착력에 의해 상기 베어링 슬리브는 상기 덮개판과 접촉한 상태에서 회전되며,
    상기 마그넷 및 상기 로터 요크는, 도너츠형 또는 링형으로 형성되어 있는,
    진동 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이트는, 상기 베어링 슬리브의 재료 수지에 의해 상기 베어링 슬리브와 일체화되어 있는, 진동 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마그넷은 상기 베어링 슬리브의 재료 수지에 의해 베어링 슬리브와 일체화되어 있는, 진동 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 슬리브와 상기 덮개판과의 접촉은 점(点) 접촉인, 진동 발생 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 베어링 슬리브의 상단면은 구면(球面)으로 형성되고, 상기 덮개판과 상기 마그넷 사이에 작용하는 흡착력에 의해 상기 베어링 슬리브의 상단면은 덮개판에 점 접촉되는, 진동 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 슬리브의 상단면과 상기 덮개판과의 접촉은 면(面) 접촉인, 진동 발생 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바닥판 또는 상기 덮개판의, 상기 베어링 슬리브가 접촉하는 부분은 평면으로 되어 있는, 진동 발생 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 로터에는 상기 마그넷의 상측에 위치하는 상기 로터 요크가 설치되고, 상기 로터 요크에는 개구(開口)가 형성되어 있는, 진동 발생 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 로터에는 상기 마그넷의 상측에 위치하는 상기 로터 요크가 설치되는, 진동 발생 장치.
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