KR101663830B1 - 보이스 코일 모터 및 그 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

렌즈가 체결되고 길이 방향으로 보스가 돌출되는 보빈; 상기 보빈이 수용되는 하우징; 홈이 형성되는 내부 프레임과 상기 하우징에 결합되는 외부 프레임과 상기 내부 프레임과 상기 외부 프레임을 탄성적으로 연결하는 스프링 암이 마련되는 판 스프링; 을 포함하며, 상기 보스가 상기 홈에 삽입됨으로써 상기 보빈에 상기 내부 프레임이 고정되는 보이스 코일 모터 및 그 조립 방법이 기재된다.

Description

보이스 코일 모터 및 그 조립 방법{VOICE COIL MOTOR AND ASSEMBLY METHOD OF THE SAME}
본 발명은 보이스 코일 모터 및 그 조립 방법에 관한 것으로서, 특히 보빈, 하우징 및 판 스프링을 포함하는 보이스 코일 모터 및 그 조립 방법에 대한 것이다.
일반적으로 휴대 전화기의 카메라나 디지털 카메라와 같은 소형 광학 기기에 사용되는 카메라 모듈에는 배율 조정이나 초점 조절을 위하여 액추에이터(Actuator)가 마련된다.
이러한 액추에이터는 크게 VCM(Voice Coil Motor) 방식, PZT(Piezo Actuators) 방식 및 회전 모터 방식으로 나눌 수 있다. 이 중 보이스 코일 모터는 스피커의 보이스 코일에 흐르는 음성 전류와 영구 자석에서 발생하는 자기력 사이에 플레밍의 왼손 법칙에 의한 힘이 발생하여 스피커의 진동관이 앞뒤로 진동하는 것에 착안하여 개발된 모터로서, 체적이 작고, 전기소모량이 적으며, 작동변위가 정확하고, 가격이 저렴한 점 등의 장점을 가지고 있으므로, 카메라 모듈에서 렌즈의 이동과 같이 비교적 짧은 거리를 정밀하게 직선으로 이동시키는 액추에이터에 적합하다. 따라서, 보이스 코일 모터는 카메라의 자동초점조절장치 등에 사용된다.
한편, 보이스 코일 모터의 가동부는 코일과 보빈 등을 포함하고, 보이스 코일 모터의 고정부는 하우징, 요크, 스페이서, 영구 자석 등을 포함한다.
그리고 보이스 코일 모터는 작동속도나 복원속도를 가속시키기 위하여 가동부와 고정부 사이를 기구적으로 고정, 지지하는 판 스프링을 포함한다.
그러나, 보이스 코일 모터의 판 스프링은 보빈의 일측에 고정되는 구조이므로, 렌즈와 보빈의 나사 체결시 발생하는 토크(Torque)에 의하여 판 스프링의 변형, 이탈 및 보빈의 회전이 유발된다. 따라서, 보이스 코일 모터의 성능 불량이 초래되는 문제점이 있다.
그리고 보이스 코일 모터의 성능을 측정하는 더미 렌즈(Dummy Lens)가 보빈의 내경에 형성된 나사산에 안착되므로, 더미 렌즈 안착부의 평탄도 관리가 어렵게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 보빈의 일측에 보스를 마련하고 판 스프링에 홀과 홈을 형성하여 보빈과 판 스프링을 고정시킴으로써, 판 스프링의 변형 및 이탈을 방지하고, 보스의 단부에 더미 렌즈가 안착되게 함으로써 나사산의 평탄도 관리를 용이하게 하기 위한 보이스 코일 모터 및 그 조립 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 보이스 코일 모터는, 렌즈가 체결되고, 길이 방향으로 보스가 돌출되는 보빈; 상기 보빈이 수용되는 하우징; 홈이 형성되는 내부 프레임과, 상기 하우징에 결합되는 외부 프레임과, 상기 내부 프레임과 상기 외부 프레임을 탄성적으로 연결하는 스프링 암이 마련되는 판 스프링; 을 포함하며, 상기 보스가 상기 홈에 삽입됨으로써 상기 보빈에 상기 내부 프레임이 고정된다.
한편, 본 발명의 보이스 코일 모터의 조립 방법은 보빈을 탄성 지지하는 판 스프링을 상기 보빈에 체결하기 위하여, 상기 보빈에 마련된 보스를 상기 판 스프링에 형성된 홈에 삽입하는 단계; 렌즈의 나사 체결시 발생하는 토크가 상기 판 스프링에 전달되는 것을 방지하기 위하여 상기 보스를 지그로 파지하는 단계; 상기 렌즈를 상기 보빈에 나사 체결하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 보이스 코일 모터 및 그 조립 방법에 따르면, 보빈의 일측에 마련된 보스가 판 스프링의 내부 프레임에 형성된 홈에 삽입됨으로써 판 스프링의 이탈을 방지하고, 보빈과 렌즈의 나사 체결시 지그가 보스를 파지(把持)하여 보빈의 회전을 방지함으로써 토크(Torque)에 의한 판 스프링의 변형을 방지한다.
그리고, 보스의 단부에 더미 렌즈를 안착시킴으로써 보빈의 내경에 형성된 나사산의 평탄도 관리를 용이하게 하여, 보이스 코일 모터의 생산성을 향상시킨다.
또한, 판 스프링에 형성된 홀에 접착제를 채움으로써 판 스프링을 보빈에 견고하게 고정시킨다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용 어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보이스 코일 모터(100)의 분해 사시도이다. 이를 참조하면, 보빈(200), 하우징(440) 및 판 스프링(300)을 포함하는 보이스 코일 모터(100)가 도시된다.
보빈(200)은 렌즈의 광축을 따라 이동이 가능하고, 외주면에는 코일(420)이 권선된다. 또한 보빈(200)은 렌즈를 고정할 수 있는 렌즈 고정부를 구비하고 있으므로 경통 형상으로 형성될 수 있으며, 카메라 렌즈 홀더 또는 자기 헤드 등일 수 있다.
보빈(200)의 외주면에 권선되는 코일(420)은 입력되는 전류의 크기 및 방향에 따라 자기장을 형성하고, 인접한 영구 자석(430)과의 인력 및 척력에 의하여 보빈(200)을 수직 방향으로 이동시킨다.
베이스(400)는 코일(420)이 권선된 보빈(200)을 지지하기 위한 것으로서 내부에 일정한 공간을 가지고 상하면이 개방되어 있다. 베이스(400)의 내부에는 코일(420)이 권선된 보빈(200), 판 스프링(300), 영구 자석(430), 스페이서(410) 등이 수용되며, 베이스(400)의 일측은 보빈(200)의 일측과 접한다. 그리고 베이스(400)의 상부 또는 측면에 커버(450)가 결합된다. 도시된 베이스(400)는 사각 기둥 형상이지만 원 기둥이나 다각형 기둥 등도 무방하며 그 형상에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
하우징(440)은 코일(420)이 권선된 보빈(200)의 외주면에 결합된다. 이는 코 일(420)이 권선된 보빈(200)을 고정 지지하기 위한 것으로서, 내부에 일정한 공간을 갖고 상하면이 개방된 직육면체의 형상을 갖는다. 하우징(440)의 내부에는 영구 자석(430)이 결합된다.
판 스프링(300)은 보빈(200)의 일측에 결합되어 보빈(200)을 탄성적으로 지지하며, 탄성력을 가진 금속 재질이면 어떠한 것도 무방하다. 한편, 판 스프링(300)은 그 두께가 두꺼워지면 보빈(200)의 구동에 많은 힘이 소요되므로 감도가 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서, 판 스프링(300)의 두께는 보빈(200)의 크기 및 성능에 따라 다양하게 변경할 수 있다.
도 2는 본 발명의 보빈(200)을 도시한 사시도이다. 이를 참조하면, 일측에는 적어도 하나의 보스(210)가 형성되며, 내경에는 렌즈가 체결되는 보빈(200)이 도시된다. 그리고 보빈(200)의 일측에는 판 스프링(300)의 내부 프레임(330)이 고정된다.
렌즈는 보이스 코일 모터(100)의 보빈(200)과 체결되며, 일반적으로 나사 체결 방식에 의한다. 따라서, 보빈(200)의 내경에는 나사산이 형성된다.
한편, 보이스 코일 모터의 성능을 측정하는 더미 렌즈(Dummy Lens)를 보스(210)의 단부에 안착시킴으로써 보빈(200)의 내경에 형성된 나사산의 축수직도 관리를 용이하게 하여, 보이스 코일 모터(100)의 생산성을 향상시킬 수 있다. 그리고 더미 렌즈의 수평을 유지하기 위하여 더미 렌즈가 안착되는 보스(210)의 단부의 높이는 동일하여야 하며, 그 단부면은 평평하여야 한다.
그리고 보스(210)는 보빈(200)의 내벽과 외벽 사이의 일부를 길이 방향으로 돌출시켜 형성되거나, 보빈(200)의 내벽과 외벽의 일부를 길이 방향으로 돌출시켜 형성된다. 도시된 보스(210)는 사각 기둥 형상이지만 원 기둥이나 다각형 기둥 등도 무방하며 그 형상에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 판 스프링(300)이 고정된 보빈(200)을 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 판 스프링(300)이 고정된 보빈(200)을 도시한 평면도이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 보빈(200)의 일측에 형성된 보스(210)가 판 스프링(300)에 형성된 홈(320)에 삽입됨으로써 보빈(200)에 판 스프링(300)을 고정시킨다. 따라서, 외부 충격이나 렌즈와 보빈(200)의 체결시 발생하는 토크에 의하여 보빈(200)으로부터 판 스프링(300)이 이탈되거나 변형되는 것을 방지한다.
보빈(200)의 일측에 고정되는 판 스프링(300)은 내부 프레임(330), 스프링 암(350), 외부 프레임(340)을 포함한다. 그리고 홈(320)은 보빈(200)에 고정되는 내부 프레임(330)의 일측인 제1에지부(332)와 내부 프레임(330)의 타측인 제2에지부(334) 사이에 형성되거나, 판 스프링(300)의 내부 프레임(330)의 일측인 제1에지부(332)와 내부 프레임(330)의 타측인 제2에지부(334)의 외측을 향하여 개구된다. 한편, 판 스프링(300)의 내부 프레임(330)에 형성된 홈(320)은 보빈(200)에 마련된 보스(210)에 끼워짐으로써 판 스프링(300)의 이탈을 방지한다.
또한, 판 스프링(300)의 내부 프레임(330)에는 적어도 하나의 홀(310)이 형성되며, 접착제를 홀(310)에 주입시킴으로써 판 스프링(300)은 보빈(200)에 견고하게 고정된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예로서, 판 스프링(300)의 내부 프레 임(330)에 형성된 홈(320)의 형상을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5a를 참조하면, 홈(320)은 제1홈(322)과 제2홈(324)을 포함하며, 제1홈(322)은 내부 프레임(330)의 일측인 제1에지부(332)의 외측을 향하여 개구되며, 제2홈(324)은 내부 프레임(330)의 타측인 제2에지부(334)의 외측을 향하여 개구되된다. 제1홈(322) 및 제2홈(324)은 내부 프레임(330)의 래디얼(Radial) 방향을 따라 서로 대면된다.
그리고 보스(210)는 제1보스(212)와 제2보스(214)를 포함하며, 제1보스(212)는 보빈(200)의 내벽의 일부를 보빈(200)의 길이 방향으로 돌출시켜 형성되고, 제2보스(214)는 보빈(200)의 외벽의 일부를 보빈(200)의 길이 방향으로 돌출시켜 형성된다. 제1보스(212)는 제1홈(322)에 삽입되고, 제2보스(214)는 제2홈(324)에 삽입됨으로써 판 스프링(300)은 보빈(200)에 고정된다.
도 5b를 참조하면, 홈(320)은 제1홈(322)과 제2홈(324)을 포함하며, 제1홈(322)은 내부 프레임(330)의 일측인 제1에지부(332)의 외측을 향하여 개구되고, 제2홈(324)은 내부 프레임(330)의 타측인 제2에지부(334)의 외측을 향하여 개구된다. 제1홈(322) 및 제2홈(324)은 내부 프레임(330)의 원주 방향을 따라 서로 이격된다.
그리고 보스(210)는 제1보스(212)와 제2보스(214)를 포함하며, 제1보스(212)는 보빈(200)의 내벽의 일부를 보빈(200)의 길이 방향으로 돌출시켜 형성되고, 제2보스(214)는 보빈(200)의 외벽의 일부를 보빈(200)의 길이 방향으로 돌출시켜 형성된다. 제1보스(212)는 제1홈(322)에 삽입되고, 제2보스(214)는 제2홈(324)에 삽입 됨으로써 판 스프링(300)은 보빈(200)에 고정된다.
도 5c를 참조하면, 홈(320)은 내부 프레임(330)의 일측인 제1에지부(332)와 내부 프레임(330)의 타측인 제2에지부(334) 사이에 형성되고, 보스(210)는 보빈(200)의 내벽과 외벽 사이의 일부를 보빈(200)의 길이 방향으로 돌출시켜 형성되며, 보스(210)가 홈(320)에 삽입됨으로써 판 스프링(300)은 보빈(200)에 고정된다. 일 실시예에 따르면, 홈(320)은 내부 프레임(330)의 일부를 절개한 폐곡면 형상이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 보스(210)를 파지하는 지그(500)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
렌즈는 보빈(200)에 나사 체결되며, 보빈(200)의 일측에는 적어도 하나의 보스(210)가 마련됨으로써 지그(500)가 보스(210)를 파지(把持)하여 보빈(200)의 회전을 방지한다. 따라서 렌즈의 체결시 발생하는 토크가 판 스프링(300)에 전달되는 것을 방지하여 판 스프링(300)의 변형을 방지한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보이스 코일 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 보빈을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 판 스프링이 고정된 보빈을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 판 스프링이 고정된 보빈을 도시한 평면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예로서, 판 스프링의 내부 프레임에 형성된 홈의 형상을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 보스를 파지하는 지그를 개략적으로 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...보이스 코일 모터 200...보빈
210...보스 212...제1보스
214...제2보스 300...판 스프링
310...홀 320...홈
322...제1홈 324...제2홈
330...내부 프레임 332...제1에지부
334...제2에지부 340...외부 프레임
350...스프링 암 400...베이스
410...스페이서 420...코일
430...영구 자석 440...하우징
450...커버 500...지그

Claims (13)

  1. 하우징;
    렌즈가 삽입되고 상기 하우징에 수용되어 광축을 따라 이동가능한 보빈; 및
    상기 보빈의 일단에 배치되는 내부 프레임, 상기 하우징에 결합되는 외부 프레임 및 상기 내부 프레임과 상기 외부 프레임을 탄성적으로 연결하는 스프링 암을 포함하는 판 스프링을 포함하고,
    상기 보빈의 일단에는,
    광축을 따라 돌출되고, 내면이 상기 보빈의 내면의 가상의 연장면에 포함되며, 상단면이 평평한 제1보스; 및
    광축을 따라 돌출되고, 외면이 상기 보빈의 외면의 가상의 연장면에 포함되며, 상단면이 평평하고, 상기 제1보스와 높이가 동일한 제2보스를 포함하며,
    상기 내부 프레임은,
    상기 제1보스가 삽입되고, 내측을 향하여 개구된 제1홈; 및
    상기 제2보스가 삽입되고, 외측을 향하여 개구된 제2홈을 포함하는 보이스 코일 모터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1홈 및 상기 제2홈은 상기 내부 프레임의 래디얼(Radial) 방향을 따라 서로 대면되는 보이스 코일 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1홈 및 상기 제2홈은 상기 내부 프레임의 원주 방향을 따라 서로 이격되는 보이스 코일 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1홈 및 제2홈은 상기 내부 프레임의 일측인 제1에지부와 상기 내부 프레임의 타측인 제2에지부 사이에 형성되고, 상기 제1보스 또는 제2보스는 상기 보빈의 내벽과 외벽 사이의 일부를 상기 보빈의 길이 방향으로 돌출시켜 형성되는 보이스 코일 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2홈은 상기 내부 프레임의 일부를 절개한 폐곡면 형상인 보이스 코일 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내부 프레임에는 접착제가 채워지는 홀이 형성되는 보이스 코일 모터.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 보빈에 나사 체결되고, 상기 렌즈의 나사 체결시 발생하는 토크가 상기 판 스프링에 전달되는 것을 방지하는 지그에 상기 제2보스가 파지(把持)되는 보이스 코일 모터.
  13. 삭제
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