KR101367309B1

KR101367309B1 - 방위 제어용 자성모터

Info

Publication number: KR101367309B1
Application number: KR1020120125099A
Authority: KR
Inventors: 김경욱
Original assignee: (주)태극기전
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2014-02-27

Abstract

본 발명은 회전자의 방위를 제어할 수 있는 자성모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정자와 회전자 사이에 배치된 자성 모터부와 규합돌기를 구성하여 회전자의 방위를 변경하고, 변경된 회전자의 방위에 대해서 중력 및 자성모터의 외부에서 가해지는 외력에 대항하여 안정된 위치 유지 상태를 도모하고, 회전자 방위의 정밀도를 물리적으로 보정하여 정밀한 회전자의 방위를 변경 제어할 수 있는 자성모터에 관한 것이다.

Description

방위 제어용 자성모터{Magnetic motor for direction control}

본 발명은 방위 제어용 자성모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정자와 회전자 사이에 배치된 자성 모터부와 규합돌기를 구성하여 회전자의 방위를 변경하고, 변경된 회전자의 방위에 대해서 중력 및 자성모터의 외부에서 가해지는 외력에 대항하여 안정된 위치 유지 상태를 도모하고, 회전자 방위의 정밀도를 물리적으로 보정하여 정밀한 회전자의 방위를 변경 제어할 수 있는 방위 제어용 자성모터에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 회전력을 생성하는 모터는, 인가되는 전류의 형태에 따라 AC 모터와 DC 모터로 대별되며, 상기 AC 모터는 주로 송풍기나 환풍기, 전동장치 등의 대형부하가 요구되는 장치에 주로 사용되며, DC모터는 AC모터에 대비하여 상대적으로 부하량이 적은 송풍 팬, 드릴, 기어, 분동 등 소형부하가 요구되는 장치에 주로 사용된다.

여기서, 상기 DC모터는 영구자석과 코일과 회전자 몸체와 회전축부와 고정자 몸체부를 포함하여 구성되며, 장치의 용도에 맞는 팬, 드릴, 분동 등의 회전 동작이 필요한 외부 부하를 연결하여 회전 동작시키거나, 기어 등의 회전 동작을 직선 동작으로 변경하는 외부 부하를 연결하여 직선 이동 동작시켜 소형 장치에 적합한 DC모터를 형성한다.

그리고, 상기 DC모터를 적용한 소형 장치에는 동작신호의 수동 입력수단인 키, 버튼, 스위치 등의 조작부와; 프로그램 혹은 데이터를 저장할 수 있는 메모리부와; 상기 메모리부에 저장된 프로그램의 프로세서에 따라 DC모터와 소형 장치를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 전기적 제어신호에 따라 DC 모터에 전류를 공급하는 구동 회로부를 포함한다.

그런데, 상기 DC 모터는 외부 부하를 회전축부의 구성품인 샤프트에 연결하도록 구성된 관계로 단순화 및 소형화가 어렵고, 결과적으로 체적이 크고 가격이 비싸져 소형부품 및 저 가격 부품이 필요한 장치에 적용하기 어렵다.
(특허문헌 1) KR 10-2007-0070732호 A(2007.07.04)
(특허문헌 2) KR 10-1999-0046840 A(1999.07.05)
(특허문헌 3) KR 10-1993-0020814 A (1993.10.20)
(특허문헌 4) KR 1102675 B1(2012.01.05)

본 발명의 제 1 목적은, 영구자석과 코일과 자성체로 구성된 자성 모터부를 통해, 회전자의 방위를 변경할 수 있도록 하고, 변경된 방위의 외력에 대항하여 안정된 위치 유지 상태를 도모하고, 센서부와 제어부와 구동회로부와 조작부와 메모리부로 구성된 자성모터 회로부를 통해 회전자의 방위별 위치 상태를 인식하도록 하는 한편 요구명령에 따라 회전자의 방위를 변경 조절할 수 있도록하는 한편, 고정자의 수용공간에 회전자와 자성 모터부와 자성모터 회로부를 내장하여 기밀성과 구조의 간소화, 그리고 장치의 소형화가 이룩되도록 한 방위 제어용 자성모터를 제공함에 있고,

본 발명의 제 2 목적은, 상기 방위 제어용 자성모터를 이용하여 광 반사부의 지향방향을 전환하도록 한 카메라 모듈을 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 방위 제어용 자성모터는,

수용공간이 형성된 고정자와; 상기 고정자의 수용공간 내에 회전 구조로 설치되는 회전자와; 상기 고정자와 회전자 사이에 배치되어, 회전자의 방위를 변경하고 변경된 방위에서 외력에 대항하여 안정된 위치 상태를 유지하도록 하는 자성 모터부를 포함하여 구성되고,

상기 자성 모터부는, 상기 회전자에 고정되며 N극성부과 S극성부가 방사구조로 교번되게 배치된 영구자석과; 상기 영구자석과 마주하는 고정자의 내벽에 배치되어, 구동회로부에서 인가되는 전류의 인가방향에 따라 전자력의 극성을 전환시켜 영구자석의 극성부에서 발산되는 영구자력과 전자기 결합력을 형성하여 회전자를 순방향, 또는 역방향으로 회전시키는 코일과; 상기 고정자의 내벽 혹은 외벽에는 회전자에 설치된 영구자석과 자기 결합력을 형성하는 자성체를 설치되어,

영구자석과 코일 사이에 발생되는 전자기 결합력에 의해 영구자석, 이를 고정한 회전자를 단위 방위각으로 회전시켜 회전자의 방위를 변경하고, 영구자석의 영구자력과 자성체 사이에 작용되는 자기 결합력에 의해 회전자는 외력에 대항하여 안정된 위치 유지 상태를 고정됨을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 방위 제어용 자성모터의 제어방법은,

제어부가 감지센서에서 출력되는 감지신호를 인가받아 회전자의 방위를 인식하는 단계와;

제어부가 메모리부에 저장된 프로그램, 또는 조작부를 통한 방위 변경 요구 명령에 따라 제어신호를 구동 회로부로 출력하고, 제어신호를 인가받은 구동회로부가 자성 모터부의 코일에 전류를 공급하여 회전자의 방위를 변경한 다음, 전류를 차단시켜 회전자의 방위를 유지시키는 단계; 및

상기 제어부가 감지센서에서 출력되는 감지 신호를 입력받아, 상기 요구 명령과 회전자의 방위의 일치 여부를 판단하고, 불 일치하면 제어신호를 출력하여 회전자의 방위를 변경하고, 회전자의 방위가 변경되어 유지되는 상태에서 상기 요구 명령과 비교과정을 순차적으로 반복 실시하여, 요구 명령과 회전자의 방위가 일치되도록 하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 카메라 모듈은,

입사된 입사광을 초점광으로 변환하는 렌즈부와; 지향하는 피사영역에서 진입되는 입사광을 렌즈부로 반사시켜 입사하는 광 반사부를 포함하여 구성된 카메라 모듈에 있어서,

상기 광 반사부는 본 발명에 따른 자성모터의 회전자에 고정되어, 상기 광 반사부는 자성모터의 회전자의 방위 변경에 따라 피사영역의 지향 방위가 변경되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 제어부는 제어신호에 따라 자성 모터부를 통해 고정자 내에 설치된 회전자를 단위 방위각씩 회전시켜 회전자의 방위를 변경하고, 방위가 변경된 회전자는 외력에 대항하여 안정되게 위치 유지 상태로 고정자에 고정된다.

상기, 자성 모터부는 코일에 전류를 공급할 때, 영구자석의 영구자력과 코일 의 전자력 사이에 작용되는 전자기결합력에 의해 회전력을 제공하여 회전자는 단위 방위각으로 회전되고, 코일에 전류를 차단할 때, 영구자석의 영구자력과 자성체 사이에 작용되는 자기 결합력에 의해 회전자는 외력에 대항하여 안정된 위치 유지 상태로 고정자에 고정된다.

특히, 본 발명에서는 자기 결합력을 이용하여 회전자를 고정자에 고정함에 있어, 회전자와 고정자 사이에 상호 규합되는 회전 스토퍼와 고정 스토퍼를 배치하고 있다.

따라서, 회전자는 고정자에 규합된 상태로 고정되므로 회전자의 보다 안정된 고정이 가능하고, 또한 회전 스토퍼와 고정 스토퍼에 치형, 또는 강구형의 규합돌기를 형성하면, 회전자의 회전각 고정을 위한 회동 스토퍼와 고정 스토퍼의 규합과정에 상기 자성 모터부에 의한 단위 방위각 회전시 발생할 수 있는 오류를 물리적으로 교정하여 정밀한 단위 방위각을 갖는 자성모터를 구성할 수 있다.

그리고, 본 발명에서는 카메라 모듈의 광 반사부를 자성모터의 회전자에 고정시켜, 광 반사부가 회전자의 방위에 따라 지향방향이 설정되도록 구성하고 있으며, 이에 따라 단일 렌즈부를 통해 다양한 피사영역을 촬영할 수 있다.

특히, 자성모터의 고정자 내에 카메라 모듈의 렌즈부와 광 반사부를 수용되게 배치하면, 자성모터를 포함하는 카메라 모듈의 구조 단순화 및 소형화가 이룩되고, 또 제조공정과 조립 부품 수를 줄일 수 있어, 제작에 따른 부대비용이 크게 절감되고, 기밀성이 향상된다.

도 1과 도 2는 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터 구성을 보여주는 분해 상태도, 및 단면도이고,
도 3은 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터에 있어, 자성 모터부와 회로부의 기본 구성을 보여주는 것이며,
도 4 내지 도 9는 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터에 있어, 자성 모터부를 통한 회전자의 방위 조절상태를 보여주는 것이고,
도 10과 도 12는 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터에 있어, 스토핑부의 전체 구성과, 스토핑부를 통한 회전자의 스토핑 과정을 보여주는 것이고,
도 13은 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터를 구비하여, 광 반사부의 지향방향을 설정하는 카메라 모듈의 구성을 보여주는 분해 상태도이며,
도 14 내지 17은 상기 도 13에 도시된 카메라 모듈의 광 반사부의 지향방향의 전환상태를 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터와, 이를 이용한 카메라 모듈을 상세히 설명하기로 한다.

도 1과 도 2는 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터 구성을 보여주는 분해 상태도, 및 단면도이고, 도 3은 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터에 있어, 자성 모터부와 자성모터 회로부의 기본 구성을 보여주는 것이며, 도 4 내지 도 9는 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터에 있어, 자성 모터부를 통한 회전자의 방위 조절상태를 보여주는 것이다.

본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터(1)는, 영구자석(31)의 영구자력과 코일(Ac,Bc)의 전자력 사이에 작용되는 전자기결합력(같은 극성이면 척력작용, 다른 극성이면 인력작용)에 의해 고정자(10) 내에 수용된 회전자(20)를 회전시켜, 회전자(20)의 회전각 위치 상태(이하, 방위라 칭함)를 변경하고, 영구자석(31)의 영구자력과 자성체(43) 사이에 작용되는 자기 결합력(영구자석에 자성체가 달라붙는 힘)에 의해 변경된 회전자(20)의 방위를 안정되게 유지되도록 구성된 것이다.

상기 방위 제어용 자성모터(1)의 구성은, 도 1 내지 도 9에서 보는 바와 같이 수용공간(11)이 형성된 고정자(10)와; 상기 고정자(10)의 수용공간(11) 내에 회전구조로 수용되는 회전자(20); 및 상기 고정자(10)와 회전자(20) 사이에 배치되어, 전자기 결합력에 의해 고정자(10) 내에 수용된 회전자(20)를 단위 방위각으로 회전시켜 회전자의 방위를 변경하고, 자기결합력에 의해 방위가 변경된 회전자(20)를 중력을 포함한 자성모터(1) 외부에서 가해지는 외력에 대항하여 고정자(10)에 안정되게 위치 유지 상태로 고정되도록 하는 자성 모터부(30)로 구성된다.

상기 자성 모터부(30)는 회전자(20)의 외벽에 배치되어, N극성부(31a)과 S극성부(31b)가 방사구조로 교번되게 구성된 영구자석(31)과; 상기 영구자석(31)과 마주하는 고정자(10)의 내벽에 배치되어, 자성모터 회로의 구동회로부(53)에서 공급되는 전류에 따라 전자력을 발생하는 코일(Ac, Bc)과; 상기 영구자석(31)과 마주하는 고정자(10)의 내벽 혹은 외벽에 배치되어, 영구자석(31)의 영구자력과 자기결합력을 형성하는 자성체(43)로 구성된다.

그리고, 상기 방위 제어용 자성모터(1)의 자성모터 회로는, 도 3과 같이 방위를 제어하는 제어부(50)와; 상기 제어부(43)의 제어에 필요한 데이터 및 프로그램이 저장된 메모리부(51)와; 외부에서 요구 명령을 입력하는 조작부(52)와; 상기 영구자석 극성부(31a.31b)의 자극을 감지하여 감지신호(100.101)를 제어부(50)로 출력하는 홀 센서(Bh,Ah)와; 제어부(50)의 제어신호에 따라 코일(Ac,Bc)에 전류를 공급 또는 차단하는 구동회로부(53)로 구성되며, 상기 자성모터 회로를 탑재 장착하고 자성모터 회로 사이의 전기적 연결 상태 제공하는 회로기판(32)을 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 9에서 보는 바와 같이, 상기 회전자(20)의 외벽에는 일면을 기준으로 자극 분리선(31c)으로 구획된 N극성부(31a)와 S극성부(31b)가 방사구조로 교번되게 구성된 영구자석(31)이 배치된다.

상기 영구자석(31)의 중심부에는 다각의 조립공(31f)을 형성하고, 마킹선(미도시)을 별도 표시함으로써, 육안으로 직접 구분할 수 없는 영구자석(31)에 형성된 각 극성부(31a, 31b)와 자극 분리선(31c)을 육안으로 확인 가능하도록 함으로써, 제조과정에서 예상되는 작업 오류를 예방하도록 한다.

그리고, 상기 영구자석(31)과 마주하는 고정자(10)의 내벽에는 회로기판(32)이 배치되고, 상기 회로기판(32)에는 구동회로부(41)로부터 전류를 공급받아 전자력을 발산하는 한 쌍의 코일(Ac, Bc)과; 회전자 방위의 정보 값인 감지신호를 제어부로 출력하는 복수의 감지센서(Ah, Bh)를 영구자석(31)과 마주하도록 배치한다.

상기 감지센서로는 후술되는 바와 같이 극성부의 자극을 감지하는 홀 센서(Ah, Bh...)나, 돌출 구간과 홈 구간에 의해 전기적 상태가 변화하는 다양한 스위칭 센서가 활용될 수 있다.

본 실시예에서는 영구자석(31) 극성부(31a, 31b)의 극성을 감지하여 감지신호를 제어부(50)로 출력하는 복수의 홀 센서(Ah, Bh...(Hall sensor))를 감지센서로 채택하고 있다.

또한, 상기 영구자석(31)과 마주하는 고정자(10)에는 회로기판(32)의 하부에 영구자석(31)의 영구자력과 자기결합력을 형성하는 판상의 자성체(43)를 배치됨을 볼 수 있다.

상기 제어부(50)를 통해 자성모터의 회전자(20)의 방위를 제어하는 동작을 상세히 설명하면, 메모리부(51)에 저장된 프로그램 혹은 조작부(52)을 통한 방위 변경 요구 명령이 입력되면, 제어부(50)는 현재 회전자의 방위에서 영구자석(31) 극성부(31a, 31b)의 자극을 감지하는 홀 센서(Ah, Bh,...)를 통해 감지신호를 입력받고, 입력된 감지신호와 메모리부(51)에 저장된 감지신호별 회전자의 방위 상태 데이터와 비교하여, 현재 회전자의 방위를 인식한다.

이후, 제어부(50)는 구동회로부(53)로 제어신호을 출력하고, 제어부(50)의 제어신호에 따라 구동회로부(53)는 코일(Ac), 혹은 코일(Bc)에 전류를 공급한다.

따라서, 전류가 공급된 코일(Ac, Bc)에서 발생하는 전자력과 영구자석(31)의 영구자력 사이에 작용하는 전자기결합력이 중력과 마찰력 포함한 물리력과 영구자석(31)의 영구자력과 자성체(43) 사이에 작용하는 자기 결합력의 합력보다 클 때, 회전자는 단위 방위각으로 회전하여 방위가 변경된다.

이후, 제어부(50)는 변경된 회전자의 방위에서 홀 센서의 감지신호를 입력받아 프로그램 혹은 조작부(52)을 통한 요구 명령과의 일치 여부를 비교하고, 불일치하면 제어신호를 통해 회전자 방위를 변경하는 과정을 순차적으로 반복 수행한다.

그리고, 요구명령과 변경된 방위가 일치되면 구동회로부(53)를 정지시켜 코일(Ac)와 코일(Bc)에 전류를 차단한다.

이때, 영구자석(31)의 영구자력과 자성체(43) 사이에 작용된 자기결합력에 의해 중력을 포함한 자성모터의 외부에서 가해지는 외력에 대항하여 회전자의 변경된 방위를 안정되며, 이러한 일련의 과정을 통해 제어부(50)는 자성모터(1)의 회전자 방위를 제어한다.

즉, 제어부(50)가 메모리부(51)에 저장된 프로그램, 또는 조작부(52)를 통한 방위 변경 요구 명령이 입력되면, 감지센서(Ah, Bh)에서 출력되는 감지신호를 입력받아 회전자의 방위를 인식한다.(제 1 단계)

그리고, 제어부(50)가 메모리부(51)에 저장된 프로그램, 또는 조작부(52)를 통한 방위 변경 요구 명령에 따라 제어신호를 구동회로부(53)로 출력하고, 제어신호를 입력받은 구동회로부(53)가 자성 모터부(30)의 코일(Ac, Bc)에 전류를 공급하여 회전자(20)의 방위를 변경한 다음, 전류를 차단시켜 변경된 회전자(20)의 방위를 유지시킨다.(제 2 단계)

상기 제어부(50)가 감지센서(Ah, Bh...)에서 출력되는 감지 신호를 입력받아, 상기 요구 명령과 변경된 회전자(20) 방위의 일치 여부를 판단한다.(제 3 단계)

그리고, 상기 제 3 단계에서 요구 명령과 변경된 회전자(20) 방위가 불일치하면, 제 2 단계와 제 3 단계를 반복 실시하고, 요구 명령과 회전자(20)의 방위가 일치하면 제어를 완료한다.(제 4 단계)

상기 회전자(20)에 고정된 영구자석(31)과 마주하는 고정자(10)의 내벽에는 한 쌍의 코일(Ac, Bc)이 배치되며, 이때 한 쌍의 코일(Ac, Bc) 중 어느 하나의 코일은 영구자석의 N 극성부(31a) 또는 S 극성부(31b)의 자력선의 세기가 가장 센 최대 자력부위에 배치되고, 나머지 하나의 코일은 N 극성부(31a)와 S 극성부(31b) 사이에 존재하는 자극 분리선(31c)과 교차되게 배치된다.

그리고, 상기 코일(Ac, Bc)은 순방향 전류가 공급되면 영구자석(31)과 마주하는 코일 면에 N극성의 전자력을 발생하고, 역방향의 전류가 공급되면 영구자석(31)과 마주하는 코일면에 S극성의 전자력을 발생한다.

또한, 상기 회전자(20)에 배치된 영구자석(31)과 마주하는 고정자(10)의 내벽에는 영구자석(31) 극성부(31a, 31b)의 자극을 감지하고, 감지신호를 출력하여 제어부(50)에서 회전자(20)의 방위를 인식하도록 하는 한 쌍의 홀 센서(Ah, Bh)가 배치된다.

상기 홀 센서(Ah, Bh)는, 영구자석(31)의 극성부(31a, 31b) 사이에 존재하는 자극분리선(31c)과 교차 되지 않도록 설치되며, 상기 영구자석(31) N극성부(31a)의 자극을 감지하면 제어부(50)로 "High" 감지신호를 출력하고, S극성부(31b)의 자극이 감지되면 제어부(50)로 "Low" 감지신호를 출력한다.

여기서, 제어부에서 감지센서의 감지신호를 통해 구분하여 인식할 수 있는 방위의 개수는 감지센서의 설치 개수에 따라 증감되는데, 상기 감지센서의 설치 개수를 n개로 할 때, 제어부에서 구분 인식할 수 있는 회전자의 방위 개수=2ⁿ이라는 수학식이 도출된다.

그리고, 상기 영구자석(31)에는 한 쌍의 코일(Ac, Bc)과 마주하는 구동 자력층이 형성되고, 상기 영구자석(31)과 마주하는 고정자(10)의 내벽에 배치된 한 쌍의 코일(Ac, Bc)에 의해 회전자(20)가 회전 이동할 수 있는 단위 방위각은 구동 자력층에 형성된 극성부(31a, 31b)의 개수에 따라 증감되며, 구동 자력층에 형성된 자극부(31a, 31b)의 개수를 m개로 할 때 단위 방위각 = 360°/(2 * m)이라는 수학식이 성립한다.

즉, 도 4 내지 7과 같이 영구자석(31)에 2개의 극성부(31a, 31b)가 형성된 구동 자력층을 형성하고 이와 마주하는 고정자(10)의 내벽에 2개의 홀 센서(Ah, Bh)를 배치하면, 자성 모터부(30)는 제어부(50)에서 4 방위를 구분 인식할 수 있어서 회전자(20)는 90°의 단위 방위각으로 회전한다.

그리고, 도 8과 같이 영구자석(31)에 4개의 극성부(31a, 31b)가 형성된 구동 자력층을 형성하면 회전자(20)는 45°의 단위 방위각으로 회전하고, 도 9 에서 영구자석(10)에 8개의 극성부(31a, 31b)가 형성된 구동 자력층을 형성하면 회전자(20)는 22.5°의 단위 방위각으로 회전한다.

도 4 내지 도 7에서는, N극성부(31a)와 S극성부(31b)가 방사구조로 교번되게 배치된 구동 자력층을 갖는 영구자석(31)을 포함하는 자성 모터부(30)를 통한 회전자(20)의 방위 상태를 보여주는 것이다.

본 명세서에서는 하기 표 1을 통해 도 4 내지 도 7에 도시된 자성 모터부(30)의 감지신호 상태에 대한 회전자(20)의 방위 상태와; 회전자(20)의 방위 상태에 따른 회전자(20)의 회전방향별 코일(Ac, Bc) 선정과 선정된 코일(Ac, Bc)에 공급할 전류의 방향에 대한 제어부(50)의 제어신호를 구분하여 제시하고 있다.

도면을 보면 상기 영구자석(31)의 구동 자력층과 마주하는 고정자(10)의 내벽에 배치되어 영구자석(31)에 형성된 극성부(31a, 31b)의 자극을 감지하는 홀센서 Ah, 홀 센서 Bh는 4개의 방위 상태에서 자극분리선(31c)과 교차하지 않음을 볼 수 있고, 4개의 방위 상태에서 코일 Ac, 코일 Bc에서 어느 하나의 코일은 최대 자극부위에 배치되고, 나머지 코일은 자극분리선에 교차됨을 볼 수 있다.

도 4의 상태에서 홀센서 Ah와 홀센서 Bh는 영구자석(31)의 N극성부(31a)를 각각 감지하여 "High", "High"의 감지신호를 제어부로 출력하고, 제어부(50)는 홀 센서(Ah, Bh)에서 출력된 High, High 감지신호를 통해 영구자석(31) 및 회전자(20)가 도 4의 방위(표 1의 ①방위)에 있음을 인식한다.

그리고, 도 4 상태에서 영구자석(31) 및 회전자(20)를 시계방향으로 회전시키려면, 구동회로부(53)는 영구자석(31)의 자극 분리선(31c)과 교차하는 코일 Bc에 순방향의 전류를 공급하여 N극성의 전자력을 발산하도록 한다.

이에 따라, 코일의 N극성의 전자력과 영구자석 S 극성부(31a) 사이에 전자기 결합력인 인력이 작용하여 S극성부(31b)의 최대 자력부위가 위치한 위치까지 시계방향으로 90°의 단위 방위각으로 회전함으로써, 영구자석(31) 및 회전자(20)는 도 5의 방위로 위치 변경된다.

이때, 자극 분리선(31c)은 코일 Ac와 중첩된 상태를 이루며, 홀센서 Ah는 S극성부(31b)를 감지하고 홀센서 Bh는 N극성부(31a)를 감지하여 Low, High의 감지신호를 제어부(50)로 출력하고, Low, High의 감지신호를 통해 제어부(50)는 영구자석(31) 및 회전자(20)가 도 5의 방위(표 1의 ②방위)에 있음을 인식한다.

반대로, 도 4 상태에서 영구자석(31), 및 회전자(20)를 반시계 방향으로 회전시키려면, 구동회로부(53)를 통해 영구자석(31)의 자극 분리선(31c)과 교차하는 코일 Bc에 역방향의 전류를 공급하여 S극성의 전자력이 발생하도록 함으로써, 코일 Bc의 S극성의 전자력과 영구자석(31) N 극성부(31b) 사이에 전자기 결합력인 인력에 작용하여 N극성부(31a)의 최대 자력부위가 위치한 위치까지 반 시계방향으로 90°의 단위 방위각으로 회전 이동하여 영구자석(31) 및 회전자(20)는 도 7의 방위로 위치 변경된다.

이때, 자극 분리선(31c)은 도 7과 같이 코일 Ac와 중첩된 상태를 이루며, 홀센서 Ah는 N극성부(31a)를 감지하고 홀센서 Bh는 S극성부(31b)를 감지하여, High, Low의 감지신호를 제어부로 출력하고, High, Low의 감지신호를 통해 제어부(50)는 영구자석(31), 및 회전자(20)가 도 7(표 1의 ④방위)의 방위에 있음을 인식한다.

또한, 도 6(표 1의 ③방위)의 상태에서 영구자석(31) 및 회전자(20)를 시계방향으로 회전시키려면, 구동회로부(53)를 통해 영구자석(31)의 자극 분리선(31c))과 교차하는 코일 Bc에 역방향의 전류를 공급하여 S극성의 전자력을 발생하도록 하고. 반 시계방향으로 회전시키려면 코일 Bc에 순방향의 전류를 공급하여 N 극성의 전자력을 발생하도록 한다.

한편, 상기 영구자석은 N극성부와 S극성부가 교번하여 방사구조로 배치된 구동 자력층과, N극성부와 S극성부가 교번하여 방사구조로 배치된 하나 이상의 보조 자력층이 동심구조로 형성된 형태이다.

상기 영구자석(31)에 형성되는 구동 자력층과 동심구조로 배치되는 보조 자력층(31d, 31e)은 구동 자력층의 외곽에 형성될 수도 있고 내곽에 형성될 수 있다.

그리고, 영구자석에 동심구조로 형성된 자력층은 최 내곽층에는 2개의 극성부가 형성되고, 최 내곽층에서 외곽층으로 갈수록 2의 배수씩 순차로 증가하는 극성부를 갖는다.

또한, 최 외곽층을 형성하는 자력층에는 한 쌍의 홀 센서가 마주하여 배치되고, 최 외곽층의 내측에 형성된 각 자력층에는 하나의 홀 센서가 마주하여 배치된다.

그리고, 영구자석에 동심구조로 형성되는 자력층들 중, 어느 하나의 층을 구동 자력층으로 활용하고 나머지 층을 감지 자력층으로 활용할 수 있는데, 상기 구동 자력층으로 활용된 자력층에는 한 쌍의 코일이 마주하여 배치된다.

이때, 영구자석의 최 외곽에 형성되는 자력층은 면적이 넓어 강한 영구자력이 발생하므로, 본 실시예에서는 영구자석의 최 외곽에 형성되는 자력층을 구동 자력층으로 활용하기로 한다.

예컨대, 도 9와 같이 영구자석의 최 내곽에 형성된 제 1 보조 자력층(31e)에 N극성부와 S극성부로 이루어진 2개의 극성부가 형성되면, 제 1 보조 자력층(31e)의 외곽에 형성된 제 2 보조 자력층(31d)에는 4개의 극성부가 형성되고, 제 2 보조 자력층(31e)의 외곽에 형성된 구동 자력층에는 8개의 극성부가 형성된다.

그리고, 상기 영구자석(31)에서 최 외측에 배치된 구동 자력층과 마주하는 고정자(10)의 내벽에 자극 분리선(31c)과 비 교차하는 한 쌍의 홀센서(Ch, Dh)가 배치되고, 구동 자력층의 내측에 동심구조로 배치된 각 보조 자력층(31d, 31e)과 마주하는 고정자(10)의 내벽에는 자극 분리선(31e)과 비 교차하는 하나의 홀센서(Ah, Bh)가 각각 배치된다.

도 8에서는 4개의 극성부를 갖는 구동 자력층 내에, 2개의 극성부를 갖는 보조 자력층(31d)을 형성한 영구자석(31)을 포함하는 자성 모터부(30)를 도시하고 있으며, 상기 영구자석(31)의 구동 자력층에는 구동 자력층의 극성을 감지하는 홀 센서(hall sensor) Bh, Ch와, 코일 Ac, Bc가 마주하여 배치된다.

그리고, 상기 영구자석(31)의 보조 자력층(31d)에는 보조 자력층(31d)에 형성된 N극성부와 S극성부의 자극을 감지하는 홀 센서 Ah가 마주하여 배치된다.

따라서, 표 2에서 보는 바와 같이 제어부(50)는 홀 센서 Ah, Bh, Ch에서 출력되는 감지 신호에 의해 8개의 방위를 구분하여 인식할 수 있으며, 인식된 방위에 대해서 제어신호를 통해 영구자석 및 회전자를 시계방향, 혹은 반 시계 방향으로 45°의 단위 방위각으로 회전 이동할 수 있도록 전류를 공급할 코일의 선정과 선정된 코일에 전류의 공급방향을 제어할 수 있다.

예컨대, 도 8의 상태에서 홀 센서는 Ah는 N극성부, Bh는 S극성부, Ch는 N극성부를 감지하여 감지신호 High, Low, High를 제어부로 출력한다.

그리고, 상기 제어부(50)는 회전각 위치상태가 도 8의 방위(표 2의 ④방위)임을 인식하고, 영구자석(31) 및 회전자(20)를 시계방향으로 45°의 단위 방위각으로 회전 이동(표 2의 ⑤방위)시키려면 자극분리선과 교차하는 코일 Bc에 S극의 전자력을 발생하도록 역방향의 전류를 공급하는 제어신호를 출력하고, 영구자석(31) 및 회전자(20)를 반 시계방향으로 45°의 단위 방위각으로 회전 이동(표 2의 ③방위)시키려면 코일 Bc에 N극의 전자력이 발생하도록 순방향의 전류를 공급하는 제어신호를 출력함을 알 수 있다.

도 9에서 8개의 극성부(31a, 31b)를 갖는 구동 자력층 내에, 4개의 극성부를 갖는 제 2 보조 자력층(31e)과 2개의 극성부를 갖는 제 1 보조 자력층(31d)을 동심구조로 배치한 영구자석(31)을 포함하는 자성 모터부(30)를 도시하고 있다.

상기 영구자석(31)의 구동 자력층에는 구동 자력층의 극성을 감지하는 홀 센서(hall sensor) Dh, Ch와, 코일 Ac, Bc가 마주하여 배치된다.

그리고, 상기 영구자석(31)의 제 2 보조 자력층(31e)에는 제 2 보조 자력층(31e)에 형성된 극성부의 자극을 감지하는 홀 센서 Bh가 마주하여 배치되고, 제 1 보조 자력층(31d)에는 제 1 보조 자력층(31d)에 형성된 극성부의 자극을 감지하는 홀 센서 Ah가 마주하여 배치된다.

따라서, 표 3에서 보는 바와 같이 제어부는 홀 센서 Ah, Bh, Ch, Dh에서 출력되는 감지신호에 의해 16개의 방위를 구분하여 인식할 수 있으며, 인식된 방위에 대해서 제어신호를 통해 영구자석 및 회전자를 시계방향, 혹은 반 시계 방향으로 22.5°의 단위 방위각으로 회전 이동할 수 있도록 전류를 공급할 코일의 선정과 선정된 코일에 전류의 공급방향을 제어할 수 있다.

예컨대, 도 9의 상태에서 홀 센서는 Ah는 N극성부, Bh는 S극성부, Ch는 S극성부, Dh는 N극성를 감지하여, 감지신호 High, Low, Low, High를 제어부로 출력한다.

그리고, 상기 제어부는 회전각 위치상태가 도 9의 방위(표 3의 ④방위)임을 인식하고, 영구자석 및 회전자를 시계방향으로 22.5°의 단위 방위각으로 회전 이동(표 2의 ⑤방위)시키려면 자극분리선과 교차하는 코일 Bc에 N극의 전자력을 발생하도록 순방향의 전류를 공급하는 제어신호를 출력하고, 영구자석 및 회전자를 반 시계방향으로 22.5°의 단위 방위각으로 회전 이동(표 2의 ③방위)시키려면 코일 Bc에 S극의 전자력이 발생하도록 역방향의 전류를 공급하는 제어신호를 출력함을 알 수 있다.

한편, 본 발명에서는 극성부의 검출을 통해 회전자의 방위를 감지하는 감지센서구조로는, 전술한 홀센서를 통해 영구자석의 극성부를 감지하여 회전자의 방위를 검출하는 홀 센서구조 뿐 아니라, 다양한 스위칭 센서구조들이 활용될 수 있다.

예컨대, 고정자 혹은 회전자에 동심구조의 돌기 구간과 홈 구간을 교번되게 형성하고, 이와 마주하는 회전자 혹은 고정자에 돌기 구간과 홈 구간을 감지하는 스위칭 센서를 배치하여, 상기 돌기 구간과 스위칭 센서가 마주하는 구간과, 상기 홈 구간과 스위칭 센서가 마주하는 구간으로 구분하여 전기적으로 신호 상태가 다른 감지신호 출력되도록 할 수 있는 것이다.

이를 상술하자면, 회전자에 동심구조의 돌기구간(미도시)와 홈구간(미도시) 방사구조로 형성하고, 이와 마주하는 고정자의 내벽에는 접점이 형성될 때 전기적으로 On상태가 되고 접점이 분리될 때 전기적으로 Off 상태가 되는 브러쉬(Blush), 압력 센서, 정전방식 혹은 저항방식 터치 센서를 포함한 스위칭(미도시) 센서로 센서부를 배치한다.

따라서, 상기 돌기구간과 스위칭 센서가 마주하는 구간에서는 돌기 구간이 스위칭 센서를 물리적으로 압박하여 접점이 형성되도록 하여 스위칭 센서로부터 High 신호를 제어부로 출력하고, 상기 홈구간과 스위칭 센서가 마주하는 구간에서는 스위칭 센서를 물리적으로 압박하지 않음으로 접점이 분리되어 스위칭 센서로부터 Low 신호를 제어부로 출력하는 스위칭 센서로 구성한 센서부를 자성모터 회로부에 구성할 수도 있다.

그리고, 필요에 따라서는 극성부를 감지하는 홀센서와, 돌기 구간과 홈 구간을 검출하는 감지 센서구조를 혼용하는 것도 가능하다.

한편, 코일의 배치 및 제작 방법에 따라 순방향 전류를 공급할 때 S극성의 전자력이 발생하고,역방향 전류를 공급할 때 N극성의 전자력이 발생할 수도 있고, 홀 센서 또는 스위칭 센서를 포함한 감지센서의 회로 구성 방법에 따라 N극성 또는 돌기구간과 마주할 때 Low 감지신호를 출력하고, S극성 또는 돌기구간과 마주할 때 High 감지신호 출력할 수도 있다.

또한, 상기 구동회로부는 H-브릿지회로와 출력전압을 ON 혹은 OFF할 수 있는 정전압원을 포함하여 구성되며, H-브릿지회로를 통하여 코일에 전류의 공급방향을 변경할 수 있도록 하고, 출력전압을 ON 혹은 OFF할 수 있는 정 전압원을 통하여 코일에 전류의 공급과 차단할 수 있도록 구성한다.

또한, 상기 자성모터 회로는 분리하여 구성할 수도 있고, 군으로 묶어 하나의 IC로 구성할 수도 있으며; 상기 자성모터 회로부의 고정 탑재와 전기전 연결상태를 제공하는 회로기판은 분리하여 구성할 수도 있고, 하나의 회로 기판으로 구성할 수도 있다.

도 10과 도 12는 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터에 있어, 스토핑부의 전체 구성과, 스토핑부를 통한 회전자의 스토핑 과정을 보여주는 것이다.

본 발명에서는 상기 자성 모터부(30)를 통해 회전자(20)의 방위를 변경함에 있어, 회전자(20)를 물리적으로 고정시키는 스토핑부(40)를 부가하여, 스토핑부(40)에 의해 중력을 포함한 외부에서 자성모터로 가해지는 외력에 대항하여 회전자(20)는 고정자(10)에 보다 안정된 위치 상태를 유지되도록 하고, 또 자성 모터부(30)에 의한 단위 방위각 회전 이동시 발생할 수 있는 방위각 오차를 스토핑 과정에서 회전자(20)의 방위각이 물리적으로 교정되도록 함으로써, 단위 방위각의 정밀도가 향상되도록 한다.

상기 회전자(20)의 단위 방위각의 교정, 및 안정된 위치 상태를 유지하도록 하는 스토핑부(40)는, 회전자(20)에 배치된 영구자석(31)의 영구자력과 이와 마주하는 고정자(10)의 내벽 혹은 외벽에 배치된 자성체(43) 사이에 작용하는 자기결합력에 의한 자성 고정구조를 포함하며, 상기 자기 결합력이 작용하는 고정자의 내벽과 회전자의 외벽에 구성됨이 바람직하다.

여기서, 영구자석(31)과 마주하는 고정자(10)의 내벽 혹은 외벽에 배치되는 자성체(43)는 별도의 자성체 재질의 금속편으로 구성하는 것도 가능하지만, 자성체 재질의 금속 피막을 형성하거나, 고정자 혹은 회로기판(42)을 자성체(43)로 구성하는 등 다양한 변형실시가 가능하다.

도 11과 도 12에서 상기 영구자석(31)과 자성체 재질의 금속편(43)으로 자성 고정구조를 구성하고, 회전자(20)에 형성된 회전 스토퍼(41)와; 고정자(10)의 내벽면 형성된 회전 스토퍼(41)와 규합되는 고정 스토퍼(42)를 포함하는 규합형의 스토핑부(40)을 구성하여, 자성 모터부(30)에 의해 방위가 변경된 회전자(20)는 고정자에 보다 안정된 위치 상태가 유지되도록 한다.

도 11과 도 12를 보면 상기 회전 스토퍼(41)와 고정 스토퍼(42)의 대향면에는, 각각 규합돌기(41a, 42a)들이 등간격으로 형성되고, 회전자(20)에 형성된 회전 스토퍼(41)의 규합돌기홈(41a)를 고정자(10)에 형성된 고정 스토퍼(42)의 규합돌기(42a)에 규합시켜, 회전자가 고정자(10)에 규합되도록 한다.

따라서, 상기 자성 모터부(30)에 의해 회전자(20)의 방위가 변경되면, 회전자(20)에 형성된 회전 스토퍼(41)는 영구자석(31)과 자성체(43) 사이에 작용되는 자기 결합력에 의해 고정자(10)의 내벽에 형성된 고정 스토퍼(42)와 규합되고, 회전 스토퍼(41)와 고정 스토퍼(42)의 규합에 의해 회전자(20)는 고정자(10)에 물리적으로 안정된 위치 상태를 유지된다.

이 상태에서 회전자(20)의 방위 변경 요구 명령이 입력되면, 제어부(50)는 구동회로부(53)를 통해 자성 모터부(30)의 해당 코일(Ac, Bc)에 전류를 공급시켜, 영구자석(31) 및 회전자(20)를 회전자의 방위를 변경한다.

상기 고정 스토퍼(42)의 밀착면과 회전 스토퍼(41) 밀착면에 회전자(20)의 방위변경시 회전을 방해하는 마찰력을 줄이기 위해서 윤활제를 도포하여 회전 스토퍼(41)의 원활한 미끌림이 가능하도록 한다.

한편, 상기 제어부(50)에서 제어할 수 있는 회전자(20)의 단위 방위각은 자성 모터부(30)의 구성를 통해서도 설정될 수 있고, 또 스토핑부(40)의 고정 스토퍼(42)와 회동 스토퍼(41)에 방사구조로 배치된 규합돌기(41a, 42a)의 형성 간격을 통해서도 설정될 수 있다.

예컨대, 고정 스토퍼(42)와 회동 스토퍼(41) 중 어느 하나에 36개의 규합돌기를 등 간격으로 형성하고, 이와 규합되는 나머지 스토퍼에 1 ~ 36개 규합돌기를 형성하면, 고정자에 형성된 고정 스토퍼와 회전자에 형성된 회동 스토퍼는 10°단위로 규합되어 회전자는 36개의 방위로 회전 이동할 수 있으며, 이를 통해 스토핑부(30)를 통해 제어할 수 있는 회전자의 단위 방위각 = 360°/고정자 또는 회전자에서 규합돌기가 많은 규합돌기의 개수라는 수학식이 성립한다.

그리고, 상기 스토핑부(40)는 자성 모터부(30)에 의한 단위 방위각 회전 이동시 발생할 수 있는 방위각 오차를 스토핑 과정에서 물리적으로 교정되도록 함으로써, 단위 방위각의 정밀도가 향상되도록 한다.

이때, 상기 고정 스토퍼(42)와 회전 스토퍼(41)에 형성된 규합돌기(41a, 42a)는, 측면에 경사진 밀착면(41a-a, 42a-a)을 갖는 치형이나, 만곡진 밀착면을 갖는 볼 베어링(볼베어링 수용공간 포함)을 포함한 강구형으로 구성할 수 있고, 자성 모터부(30)에 의해 회전자의 방위가 변경되고, 코일에 공급되는 전류가 차단될 때, 회전 스토퍼(41)와 고정 스토퍼(42)의 규합되는 과정에서 회전자는 자기결합력에 의해 밀착면(41a-a, 42a-a)을 따라 미끌림하며 규합되어 회전자(20)의 단위 방위각은 규합돌기의 정밀도에 따라 물리적으로 정밀하게 교정될 수 있다.

즉, 회전자(20)의 회전 스토퍼(41)와 고정자의 고정 스토퍼(42)의 규합 과정에서, 회전 스토퍼(41)는 자기결합력에 의해 규합돌기(41a, 42a)에 형성된 경사진 밀착면(41a-a, 42a-a)이나 만곡진 밀착면을 통해 시계 방향, 또는 반시계 방향으로 미끌림하면서 고정 스토퍼(42)에 규합되고, 이때 회전자 단위 방위각의 오차는 물리적인 교정이 이루어지는 것이다.

또한, 고정 스토퍼(42)에 회전 스토퍼(41)가 규합되었을 때, 고정 스토퍼(42)에 형성된 규합돌기(42a)와 회동 스토퍼(41)에 형성된 규합돌기(41a)는 상호 양측면에 형성된 밀착면(41a-a, 42a-a)만을 상호 밀착하고, 나머지면은 비 규합되는 공극(G)이 형성함으로, 규합돌기(41a, 42a)의 밀착면((41a-a, 42a-a)에 잔류된 이물질이 회전 스토퍼(41)와 고정 스토퍼(42)의 규합 과정에 공극(G)으로 이동시킬 수 있고, 이물질에 의해 고정 스토퍼(42)와 회전 스토퍼(31)에 형성된 규합돌기(41a, 42a)의 규합이 불량해지는 문제점을 해소할 수 있다.

도 13은 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 방위 제어용 자성모터를 구비하여, 광 반사부의 지향방향을 설정하는 카메라 모듈의 전체 구성을 보여주는 분해 상태도이며, 도 14 내지 17은 상기 도 13에 도시된 카메라 모듈의 광 반사부의 지향방향의 전환상태를 보여주는 것이다.

본 발명에서는 도 13 내지 17에서 보는 바와 같이 피사영역에서 진입되는 입사광을 렌즈부(110)로 반사시켜 입사시키는 광 반사부(120)를 본 발명에 따른 자성모터(1)를 통해 회전하도록 한 카메라 모듈(100)을 제안하고 있으며, 이와 같이 광 반사부(120)의 방위가 조절되면, 광 반사부(120)는 다양한 방위의 피사영역을 렌즈부(110)로 입사할 수 있다.

여기서, 상기 카메라 모듈(100)은 자동 초점(AF) 또는 광학줌(Optical Zoom)이 적용되는 구성에서 엑츄에이터부를 포함할 수 있으며, 렌즈와 IR필터로 구성된 렌즈부(110)와, 피사영역의 입사광을 렌즈부로 반사시켜 입사시키는 반사광부(120), 및 상기 렌즈부(110)를 통한 초점광을 이미지 데이터로 변환하는 이미지 센서부(미도시)를 포함하여 구성한다.

그리고, 상기 카메라 모듈(100)에 형성된 광 반사부(120)는 거울(mirror) 혹은 프리즘을 포함한다.

본 실시예에서는 상기 광 반사부(120)를 본 발명에 따른 자성모터(1)의 회전자(20)에 고정시켜 회전자의 방위를 변경함에 따라 광 반사부(120)의 지향방향을 전환함으로써, 광 반사부(120)를 통해 카메라 모듈(100)의 렌즈부(110)로 입사되는 피사영역을 전환하도록 한다.

상기 카메라 모듈(100)은 별도의 케이스에 수용된 상태로 제작된 다음, 별도의 기구적 연결수단을 통해 자성모터와 조립될 수도 있으나, 본 실시예에서는 자성모터(1)를 구성하는 고정자(10) 내부에 엑츄에이터를 포함한 렌즈부(110)와 광 반사부(120)를 배치하여, 별도의 케이스 없이 자성모터(1)의 고정자(10)에 카메라 모듈(100)을 구성하는 각 구성요소들을 일체로 수용하도록 한다.

도면을 보면 상기 고정자(10)의 4 측 방위에 광 진입구(12)가 구성되고, 광진입구(12)를 통해 고정자(10) 내로 진입된 입사광은 회전자(20)에 고정된 광 반사부(120)를 통해 반사되어, 렌즈부(110)를 통해 이미지 센서부로 진입되도록 구성됨을 볼 수 있다.

따라서, 제어부는 도 14 내지 17에서 보는 바와 같이 자성모터(1)의 회전자(20)를 90°단위로 회전시켜 광 반사부(120)의 지향방향을 90°단위로 전환하면, 카메라 모듈(100)은 4측 방위의 피사영역을 촬영할 수 있다.

그리고, 상기 광 반사부를 통해 피사영역에서 렌즈부로 입사된 입사광은, 렌즈부를 통해 초점광으로 변경되고, 상기 초점광은 이미지 센서부(미도시)에 의해 이미지 데이터로 변경된다.

한편, 상기 거울(mirror) 혹은 프리즘을 포함한 광반사부는 좁은 시야각(view angle)은 가짐으로, 시야각을 넓게 하기 위해서 광 진입구(12)에 화각이 넓은 별도 렌즈(121)를 설치하면, 피사영역의 확대할 수 있어 결과적으로 카메라 모듈은 보다 넓은 화각의 피사영역을 촬영할 수 있다.

또한, 상기 광 반사부(120)가 고정된 회전자(20)를 연속 회전 이동시켜 촬영한 이미지 데이터에서, 센서부에 의한 감지신호가 동일한 이미지 데이터를 추출하여, 입사광 유입경로가 동일한 이미지 데이터를 선별할 수 있다.

그리고, 상기 광 진입구(12)의 형성 개수나 방위는 적용되는 제품에 따라 다양한 변형실시가 가능하며, 예컨대 스마트폰이나 노트패드와 같이 전면과 배면에 광 진입구를 형성하여, 자성모터를 통해 광 반사부를 180°단위로 지향방향을 전환시켜, 광 반사부가 전방과 후방을 선택적으로 각각 지향하도록 할 수 있다.

이상 도면과 기재 내용을 통해서 본 발명에 따른 자성모터의 구성을 따른 제어부는, 센서를 통해 회전자의 방위 상태를 인식할 수 있고, 자성 모터부를 통해 회전방향과 회전수와 회전각과 회전 속도를 포함한 회전자의 방위를 변경 제어할 수 있으며, 자성 모터부와 스토핑부의 상호 보완작용을 통해 고정자 내에서 회전자의 안정된 위치 유지와 회전자의 방위의 정밀도를 구현하여, 회전자의 방위를 정밀하게 변경 제어할 수 있음을 상세히 설명하였다.

또한, 광 반사부(120)를 본 발명에 따른 자성모터(1)의 회전자에 배치하여, 회전자 및 광반사부의 방위를 변경함으로 광 반사부(120)는 다양한 방위의 피사영역을 렌즈부(110)로 입사할 수 있음을 상세히 설명하였다.

이상 도면과 명세서상의 기재 내용을 통해 본 발명의 사상과 내용을 상세히 설명하였고, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명을 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상이나 필수적 특징에 의해 정해져야 할 것이다.

1. 자성모터
10. 고정자 11. 수용공간
12. 광 진입구
20. 회전자
30. 자성 모터부 31. 영구자석
31a. N 극성부 31b. S 극성부
31c. 자극 분리선 31d, 31e. 보조 자력층
31f. 조립공 32. 회로기판
40. 스토핑부 41. 회전 스토퍼
41a. 규합돌기 41a-a. 밀착면
G. 공극
42. 고정 스토퍼 42a. 규합돌기
42a-a. 밀착면 43. 자성체
50. 제어부 51. 메모리부
52. 조작부 53. 구동회로부
100. 카메라 모듈
110. 렌즈부 120. 광 반사부

Claims

수용공간이 형성된 고정자와; 상기 고정자의 수용공간 내에 회전 구조로 설치되는 회전자와; 상기 고정자와 회전자 사이에 배치되어, 회전자의 방위를 변경하고 변경된 방위에서 외력에 대항하여 안정된 위치 상태를 유지하도록 하는 자성 모터부를 포함하여 구성되고,
상기 자성 모터부는, 상기 회전자에 고정되며 N극성부과 S극성부가 방사구조로 교번되게 배치된 영구자석과; 상기 영구자석과 마주하는 고정자의 내벽에 배치되어, 전류가 공급되면 전자력이 발생하는 코일; 및 상기 영구자석과 마주하는 고정자의 내벽에 배치되는 자성체를 포함하여 구성되고,
상기 자성 모터부의 코일에서 생성된 전자력과 영구자석의 영구자력 사이에 작용하는 전자기 결합력에 의해 회전자는 회전하여 방위가 변경되고, 코일의 전류 공급이 차단되면 전자기 결합력에 의해 변경된 회전자의 방위는 영구자석의 영구자력과 자성체 사이에 작용하는 자기결합력에 의해 안정되게 유지되도록 구성하는 한편,
상기 영구자석은 N극성부와 S극성부가 교번하여 방사구조로 배치된 구동 자력층과, N극성부와 S극성부가 교번하여 방사구조로 배치된 하나 이상의 보조 자력층을 포함하는 자력층들이 동심구조로 형성되고,
상기 영구자석에 동심구조로 형성된 자력층은 최 내곽층에는 2개의 극성부가 형성되고, 최 내곽층에서 외곽층으로 갈수록 2의 배수씩 순차로 증가하는 극성부를 갖고, 상기 최 외곽층을 형성하는 자력층에는 한 쌍의 홀 센서가 마주하여 배치되고, 최 외곽층의 내측에 형성된 각 자력층에는 하나의 홀 센서가 마주하여 배치되는 한편, 영구자석에 동심구조로 형성되는 자력층들 중, 어느 하나의 층을 구동 자력층으로 활용하고 나머지 층을 감지 자력층으로 활용하는 것을 특징으로 하는 방위 제어용 자성모터.
제 1항에 있어서, 상기 회전자에 배치된 영구자석과 마주하는 고정자의 내벽에는 한 쌍의 코일이 배치되며, 상기 한 쌍의 코일 중 어느 하나의 코일은 영구자석의 N 극성부 또는 S 극성부의 최대 자력부위에 배치되고, 나머지 하나의 코일은 영구자석의 N 극성부와 S 극성부 사이에 존재하는 자극 분리선과 교차되게 배치되는 것을 특징으로 하는 방위 제어용 자성모터.
제 1항에 있어서, 회전자에 배치된 영구자석과 마주하는 고정자의 내벽에는 영구자석의 N 극성부 또는 S 극성부의 자극을 감지하여 감지신호를 출력하는 한 쌍의 홀 센서를 배치하고, 상기 홀 센서는 영구자석의 N 극성부와 S 극성부 사이의 존재하는 자극분리선과 비 교차되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 방위 제어용 자성모터.
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제 1항에 있어서, 상기 회전자에는 교번하는 돌기구간과 홈구간이 동심구조로 배치되고, 이와 마주하는 고정자에는 돌기구간과 홈구간을 감지하는 스위칭 센서가 배치되어, 스위칭 센서는 검출되는 돌기구간과 홈구간에 따라 서로 다른 감지신호를 제어부로 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 방위 제어용 자성모터.
제 1항에 있어서, 상기 영구자석이 배치된 회전자에는 규합돌기들이 방사구조로 형성되어 회전자와 함께 회전하는 회전 스토퍼가 배치되고, 이와 마주하는 고정자에는 규합돌기들이 방사구조로 배치된 고정 스토퍼가 배치되어,
자성 모터부에 의해 방위가 변경된 회전자는, 회전 스토퍼를 고정자의 내벽에 형성된 고정 스토퍼에 규합시켜 고정되도록 구성한 것을 특징으로 하는 방위 제어용 자성모터.
제 6항에 있어서, 상기 고정 스토퍼와 회전 스토퍼에 형성된 각 규합돌기는 양편에 경사진 밀착면을 갖는 치형, 또는 만곡진 밀착면을 갖는 강구형으로 구성하여,
자성 모터부에 의해 방위가 변경된 회전자는, 상기 영구자석의 영구자력과 자성체 사이에 작용하는 자기결합력에 의해 회전 스토퍼에 형성된 규합돌기의 밀착면을 고정 스토퍼에 형성된 규합돌기의 밀착면에 밀착시키는 과정에서 미끌림되도록 구성하여, 자성 모터부에 의해 발생하는 단위 방위각 오차가 물리적으로 교정되도록 구성한 것을 특징으로 하는 방위 제어용 자성모터.
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