KR102030448B1 - 보이스 코일 모터 - Google Patents

Abstract

보이스 코일 모터는 렌즈를 지지하는 보빈에 결합된 제1 구동부를 포함하는 가동자; 상기 제1 구동부와 마주하는 제2 구동부를 포함하는 고정자; 상기 고정자를 서포트 하는 베이스 유닛; 상기 보빈의 하단에 결합된 제1 내측 탄성부, 상기 제1 내측 탄성부의 외측에 배치된 제1 외측 탄성부 및 상기 제1 내측 및 상기 제1 외측 탄성부들을 연결하는 제1 연결 탄성부를 포함하는 제1 탄성 부재; 및 상기 보빈의 상단에 결합된 제2 내측 탄성부, 상기 제2 내측 탄성부의 외측에 배치된 제2 외측 탄성부 및 상기 제2 내측 및 상기 제2 외측 탄성부들을 연결하는 제2 연결 탄성부를 포함하는 제2 탄성 부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2 구동부들에 구동 신호가 인가되지 않았을 때, 상기 제2 내측 및 상기 제2 외측 탄성부들은 동일 평면상에 배치된다.

Description

보이스 코일 모터{VOICE COIL MOTOR}

본 발명은 보이스 코일 모터에 관한 것이다.

최근 들어, 피사체를 디지털 이미지 또는 동영상으로 저장하는 카메라 모듈이 장착된 휴대폰 또는 스마트폰이 개발되고 있으며, 종래 카메라 모듈은 렌즈 및 렌즈를 통과한 광을 디지털 이미지로 변환하는 이미지 센서 모듈을 포함한다.

그러나, 종래 카메라 모듈은 렌즈 및 이미지 센서 모듈 사이의 간격을 자동으로 조절하는 오토 포커싱 기능이 없어 고품질 디지털 이미지를 획득하기 어려웠다.

최근에는 이미지 센서 모듈 및 렌즈 사이의 간격을 조절하는 보이스 코일 모터의 개발에 의하여 렌즈 및 이미지 센서 모듈 사이의 간격을 조절하여 고품질 디지털 이미지의 획득이 가능하게 되었다.

보이스 코일 모터는 렌즈가 장착되며 코일이 주변에 권선된 가동자, 가동자 주변에 배치되며 마그네트를 포함하는 고정자, 가동자를 탄력적으로 서포트하는 탄성 부재 및 가동자와 고정자를 서포트하는 베이스 유닛을 포함한다.

탄성 부재는 가동자의 상면 및 하면에 각각 결합되어 가동자를 탄력적으로 지지하며, 탄성 부재는 가동자에 결합된 내측 탄성부 가동자의 외측에 고정된 외측 탄성부 및 내측 및 외측 탄성부들을 연결하는 연결 탄성부를 포함한다.

각 탄성 부재들의 내측 탄성부는 외측 탄성부보다 높은 위치에 배치되며 이로 인해 탄성 부재는 가동자를 베이스 유닛을 향하는 방향으로 눌러 가동자에 구동 신호가 인가 되지 않았을 때, 가동자가 베이스 유닛의 상부에 배치되도록 한다.

따라서 가동자에 인가된 구동 신호에 의하여 발생 된 상승력이 가동자의 자중 및 탄성 부재의 탄성력보다 커질 경우 가동자는 상승 되면서 렌즈 및 이미지 센서 사이의 간격이 조절된다.

그러나 이와 같이 탄성 부재가 베이스 유닛을 누른 상태에서 전기 에너지를 소모하여 가동자를 상승시킬 경우 보이스 코일 모터를 이루는 부품들의 제조 공차에 의하여 가동자가 상승될 때 가동자의 수직도가 틀어지게 되어 이미지 또는 동영상의 품질 저하가 발생 될 수 있다.

또한, 2 개의 탄성 부재에서 각각 내측 탄성부 및 외측 탄성부의 높이차를 관리해야 하기 때문에 가동자의 초기 구동 신호를 관리하기 어려워 포커스 불량이 발생될 수 있다.

한국 공개특허공보 제10-2012-0008967호(2012.02.01. 공개)

본 발명은 가동자를 탄력적으로 지지하는 탄성 부재의 구조를 개선하여 가동자가 구동될 때 가동자의 수직도가 틀어짐에 따라 발생 되는 이미지 또는 동영상의 품질 저하를 방지 및 초기 구동 신호를 정확하게 관리하여 포커스 불량이 발생 되는 것을 방지한 보이스 코일 모터를 제공한다.

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.

일실시예로서, 보이스 코일 모터는 렌즈를 지지하는 보빈에 결합된 제1 구동부를 포함하는 가동자; 상기 제1 구동부와 마주하는 제2 구동부를 포함하는 고정자; 상기 고정자를 서포트 하는 베이스 유닛; 상기 보빈의 하단에 결합된 제1 내측 탄성부, 상기 제1 내측 탄성부의 외측에 배치된 제1 외측 탄성부 및 상기 제1 내측 및 상기 제1 외측 탄성부들을 연결하는 제1 연결 탄성부를 포함하는 제1 탄성 부재; 및 상기 보빈의 상단에 결합된 제2 내측 탄성부, 상기 제2 내측 탄성부의 외측에 배치된 제2 외측 탄성부 및 상기 제2 내측 및 상기 제2 외측 탄성부들을 연결하는 제2 연결 탄성부를 포함하는 제2 탄성 부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2 구동부들에 구동 신호가 인가되지 않았을 때, 상기 제2 내측 및 상기 제2 외측 탄성부들은 동일 평면상에 배치된다.

본 발명에 따른 보이스 코일 모터에 의하면, 가동자의 보빈의 상면 및 하면에 각각 결합되어 보빈을 탄력적으로 지지하는 탄성 부재들 중 하나를 보빈의 상면 또는 하면과 동일한 평면상에 배치하고 탄성 부재와 보빈을 누적공차를 상쇄시키는 접착 부재로 접착하여 가동자의 틸트를 방지하고 초기 구동 전류를 감소시켜 구동 불량을 방지한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 'A' 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 가동자가 구동된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보이스 코일 모터의 단면도이다.
도 5는 도 4의 가동자가 구동된 상태를 도시한 단면도이다.

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 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 단면도이다. 도 2는 도 1의 'A' 부분 확대도이다. 도 3은 도 1의 가동자가 구동된 상태를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 보이스 코일 모터(600)는 가동자(100), 고정자(200), 베이스 유닛(300), 제1 탄성 부재(400) 및 제2 탄성 부재(500)를 포함한다.

가동자(100)는 보빈(110) 및 제1 구동부(120)를 포함한다.

보빈(110)은, 예를 들어, 상하면이 개구된 통 형상으로 형성되며, 보빈(110)은 렌즈(105)를 수납하여 고정하는 역할을 한다.

제1 구동부(120)는 후술 될 제2 구동부와 작용하여 가동자(100)를 후술 될 베이스 유닛(300)의 상면으로부터 상부로 구동시키는 역할을 한다.

본 발명의 일실시예에서, 제1 구동부(120)는, 예를 들어, 절연 수지에 의하여 피복된 긴 전선을 보빈(110)의 외주면에 권선하여 형성한다. 제1 구동부(120)는 긴 전선을 보빈(110)의 외주면에 직접 권선 하여 형성 또는 통 형상으로 권선 된 상태에서 보빈(110)의 외주면에 삽입되어 결합 될 수 있다.

보빈(110)의 외주면에 배치된 제1 구동부(120)에 전류가 인가됨에 따라 제1 구동부(120)로부터는 전자기장이 발생된다.

본 발명의 일실시예에서는 비록 제1 구동부(120)가 전선을 권선하여 형성된 기술이 설명되고 있지만, 이와 다르게, 제1 구동부(120)는 자기장을 발생시키는 마그네트를 포함하여도 무방하다.

고정자(200)는 하우징(210) 및 제2 구동부(220)를 포함한다.

하우징(210)은 상면 및 하면이 개구 된 통 형상으로 형성되며, 하우징(210)은 후술 될 베이스 유닛(300)에 결합 되어 베이스 유닛(300)에 의하여 지지 되며, 하우징(210)의 내부에는 가동자(100)가 배치된다.

제2 구동부(220)는 제1 구동부(120)와 작용하여 제1 구동부(120)에 인력 또는 척력을 제공하여 제1 구동부(120)를 포함하는 가동자(100)를 베이스 유닛(300)의 상부로 구동시킨다.

제2 구동부(220)는 하우징(210)에 결합 되며, 제2 구동부(220)는 제1 구동부(120)와 마주하게 배치된다.

본 발명의 일실시예에서, 제1 구동부(120)가 긴 전선을 권선 하여 전자기장을 발생시키는 코일을 포함할 경우, 제2 구동부(220)는 자기장을 발생시키는 마그네트를 포함한다. 이와 다르게, 제1 구동부(120)가 마그네트를 포함할 경우, 제2 구동부(220)는 긴 전선을 권선 하여 전자기장을 발생시키는 코일을 포함한다.

베이스 유닛(300)은 중앙부에 개구가 형성된 플레이트 형상으로 형성되며, 베이스 유닛(300)은 고정자(200) 및 가동자(100)를 지지하는 역할을 한다.

베이스 유닛(300) 중 가동자(100)의 보빈(110)의 하면과 마주하는 위치에는 보빈(110)의 하면과 대응하는 형상을 갖는 돌출부(310)가 형성되며, 돌출부(310)의 상면은 베이스 유닛(300)의 상면보다 높은 위치에 배치된다.

제1 탄성 부재(400)는 일측이 가동자(100)의 보빈(110)의 하면에 결합 되고 타측이 베이스 유닛(300) 및 고정자(200)의 하우징(210) 사이에 결합 되며, 제1 탄성 부재(400)는 가동자(100)를 탄력적으로 지지하는 역할 및 가동자(100)의 구동 범위를 제한하는 역할을 한다.

제1 탄성 부재(400)는 상호 전기적으로 절연된 2 개로 이루어지며, 각 제1 탄성 부재(400)는 제1 내측 탄성부(410), 제1 외측 탄성부(420) 및 제1 연결 탄성부(430)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 제1 내측 탄성부(410), 제1 외측 탄성부(420) 및 제1 연결 탄성부(430)는 각각 일체로 형성된다.

제1 내측 탄성부(410)는 가동자(100)의 보빈(110)의 하면에 결합 되며, 보빈(110)이 원통 형상을 형성될 경우, 제1 내측 탄성부(410)는, 예를 들어, 반원 띠 형상으로 형성된다.

제1 내측 탄성부(410)는, 예를 들어, 보빈(110)의 하면으로부터 돌출된 융착 돌기에 삽입된 후 융착 돌기를 열융착함으로써 보빈(110)의 하면에 결합 된다.

제1 외측 탄성부(420)는 제1 내측 탄성부(410)의 외측에 배치되며, 제1 외측 탄성부(420)는 베이스 유닛(300)의 상면 및 고정자(200)의 하우징(210)의 사이에 개재되어 베이스 유닛(300) 및 하우징(210)에 결합 된다.

제1 연결 탄성부(430)는 좁은 폭을 갖고 지그재그 형태로 절곡되어 탄성을 발생시키며, 제1 연결 탄성부(430)의 일측은 제1 내측 탄성부(410)에 일체로 연결되고, 제1 연결 탄성부(430)의 상기 일측과 대향하는 타측은 제1 외측 탄성부(420)에 일체로 연결된다.

본 발명의 일실시예에서, 제1 내측 탄성부(410)는 베이스 유닛(300)의 돌출부(310)의 상면에 배치되고, 제1 외측 탄성부(420)는 베이스 유닛(300)의 상면에 배치되며, 이로 인해 제1 내측 탄성부(410)는 제1 외측 탄성부(420) 보다 높은 위치에 형성된다. 또한, 제1 연결 탄성부(430)는 제1 내측 탄성부(410) 및 제1 외측 탄성부(420)의 높이차에 의하여 사선 형태로 배치된다.

이와 같이 제1 탄성 부재(400)의 제1 내측 탄성부(410)가 제1 외측 탄성부(420) 보다 높은 위치에 형성됨에 따라 제1 탄성 부재(400)는 가동자(100)의 제1 구동부(120) 및/또는 고정자(200)의 제2 구동부(220)에 구동 신호가 인가되지 않았을 때, 가동자(100)가 베이스 유닛(300)의 돌출부(310) 상에 배치되도록 한다.

제2 탄성 부재(500)는 일측이 가동자(100)의 보빈(110)의 하면과 대향하는 상면에 결합 되고 타측이 고정자(200)의 하우징(210) 및 커버(570) 사이에 결합 되며, 제2 탄성 부재(500)는 가동자(100)를 탄력적으로 지지하는 역할 및 가동자(100)의 구동 범위를 제한하는 역할을 한다.

제2 탄성 부재(500)는 제2 내측 탄성부(510), 제2 외측 탄성부(520) 및 제2 연결 탄성부(530)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 제2 내측 탄성부(510), 제2 외측 탄성부(520) 및 제2 연결 탄성부(530)는 각각 일체로 형성된다.

제2 내측 탄성부(510)는 가동자(100)의 보빈(110)의 상면에 결합 되며, 보빈(110)이 원통 형상을 형성될 경우, 제2 내측 탄성부(510)는, 예를 들어, 원형 띠 형상으로 형성된다.

제2 내측 탄성부(510)는, 도 2에 도시된 바와 같이 보빈(110)의 상면에 배치된 접착 부재(550)를 매개로 보빈(110)의 상면에 배치된다.

본 발명의 일실시예에서, 접착 부재(550)는 가동자(100), 고정자(200), 베이스 유닛(300), 제1 및 제2 탄성 부재(400,500)들 및 커버(570)들이 갖는 각 공차의 누적량을 상쇄시켜 누적 공차에 따른 가동자(100)의 수직도를 증가시킨다. 또한, 제2 탄성 부재(500)는 제1 및 제2 구동부(120,220)들에 구동 신호가 인가되었을 때 가동자(100)를 구동시키기 위한 초기 구동 전류를 감소시켜 초기 구동 전류의 관리를 보다 쉽게 하며 구동 불량을 크게 감소 시킬 수 있다.

제2 외측 탄성부(520)는 제2 내측 탄성부(510)의 외측에 배치되며, 제2 외측 탄성부(520)는 커버(570) 및 고정자(200)의 하우징(210)의 사이에 개재되어 고정 된다. 제2 외측 탄성부(520)는 폐루프 형상을 갖는 띠 형상으로 형성된다.

제2 연결 탄성부(530)는 좁은 폭을 갖고 지그재그 형태로 절곡되어 탄성을 발생시키며, 제2 연결 탄성부(530)의 일측은 제2 내측 탄성부(510)에 일체로 연결되고, 제2 연결 탄성부(530)의 상기 일측과 대향하는 타측은 제2 외측 탄성부(520)에 일체로 연결된다.

본 발명의 일실시예에서, 가동자(100)의 제1 구동부(120) 및/또는 고정자(200)의 제2 구동부(220)에 구동 신호가 인가되지 않을 때 제2 내측 탄성부(510) 및 제2 외측 탄성부(520) 및 제2 연결 탄성부(530)는 실질적으로 동일한 평면 상에 배치된다. 즉, 제2 내측 탄성부(510), 제2 외측 탄성부(520) 및 제2 연결 탄성부(530)의 높이차를 갖지 않는다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 구동부(120,220)들에 구동 신호가 인가될 경우, 가동자(100)의 제1 구동부(120)로부터 발생된 전자기장 및 제2 구동부(220)로부터 발생된 자기장의 인력 또는 척력에 의하여 가동자(100)는 베이스 유닛(300)의 상면으로부터 이격 된다.

제1 및 제2 구동부(120,220)들에 구동 신호가 인가 되었을 때, 제2 탄성 부재(500)의 제2 내측 탄성부(510)는 제2 외측 탄성부(520)의 상부에 배치되며 이로 인해 제2 연결 탄성부(530)는 사선 방향으로 배치된다.

한편, 가동자(100)의 구동에 따라 제1 탄성 부재(400)의 제1 내측 탄성부(410) 및 제1 외측 탄성부(420)의 높이차는 가동자(100)의 구동 높이에 대응하여 증가 된다.

비록 본 발명의 일실시예에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 가동자(100)의 제1 구동부(120) 및 고정자(200)의 제2 구동부(220)에 구동 신호가 인가되지 않았을 때 보빈의 상면에 형성된 제2 탄성 부재(500)의 제2 외측 탄성부(520) 및 제2 내측 탄성부(510)가 동일 평면상에 배치된 것이 도시 및 설명되고 있지만 이와 다르게, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 가동자(100)의 제1 구동부(120) 및 고정자(200)의 제2 구동부(220)에 구동 신호가 인가되지 않았을 때, 제1 탄성 부재(400)의 제1 내측 탄성부(410) 및 제1 외측 탄성부(420)가 실질적으로 동일 평면 상에 배치되도록 하고, 제2 탄성 부재(500)의 제2 내측 탄성부(510)가 제2 외측 탄성부(520)보다 높은 위치에 배치되도록 하여도 무방하다.

도 5를 참조하면, 가동자(100)의 제1 구동부(120) 및 고정자(200)의 제2 구동부(220)에 구동 신호가 인가되었을 때, 제1 탄성 부재(400)의 제1 내측 탄성부(410)는 제1 외측 탄성부(420)에 비하여 높은 위치에 배치된다.

또한, 제1 탄성 부재(400)의 제1 내측 탄성부(410)는 보빈(110)의 하면에 누적 공차를 상쇄시키는 접착 부재(555)에 의하여 접착된다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 가동자의 보빈의 상면 및 하면에 각각 결합되어 보빈을 탄력적으로 지지하는 탄성 부재들 중 하나를 보빈의 상면 또는 하면과 동일한 평면상에 배치하고 탄성 부재와 보빈을 누적공차를 상쇄시키는 접착 부재로 접착하여 가동자의 틸트를 방지하고 초기 구동 전류를 감소시켜 구동 불량을 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.

600...보이스 코일 모터 100...가동자
200...고정자 300...베이스 유닛
400...제1 탄성 부재 500...제2 탄성 부재

Claims (10)

1. 보빈과 상기 보빈에 결합된 제1 구동부를 포함하는 가동자;
   상기 제1 구동부와 마주하는 제2 구동부를 포함하는 고정자;
   상기 고정자 아래에 배치되는 베이스 유닛;
   상기 보빈의 하부에 결합된 제1 내측 탄성부, 상기 제1 내측 탄성부의 외측에 배치된 제1 외측 탄성부 및 상기 제1 내측 탄성부 및 상기 제1 외측 탄성부를 연결하는 제1 연결 탄성부를 포함하는 제1 탄성 부재; 및
   상기 보빈의 상부에 결합된 제2 내측 탄성부, 상기 제2 내측 탄성부의 외측에 배치된 제2 외측 탄성부 및 상기 제2 내측 탄성부 및 상기 제2 외측 탄성부를 연결하는 제2 연결 탄성부를 포함하는 제2 탄성 부재를 포함하며,
   상기 베이스 유닛의 상면에는 상기 보빈의 하면과 대응되는 형상을 가지며, 타 영역보다 상방으로 돌출되는 돌출부가 배치되고,
   상기 제1 및 제2 구동부들에 구동 신호가 인가되지 않았을 때 상기 보빈은 상기 돌출부의 상면에 배치되어, 상기 제1 내측 탄성부가 상기 제1 외측 탄성부 보다 높은 위치에 배치되고, 상기 제1 및 제2 구동부들에 구동 신호가 인가되지 않았을 때, 상기 제2 내측 및 상기 제2 외측 탄성부들은 동일 평면상에 배치된 보이스 코일 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 구동부는 전자기장을 발생시키는 코일을 포함하고,
   상기 제2 구동부는 자기장을 발생시키는 마그네트를 포함하는 보이스 코일 모터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 또는 제2 구동부들에 구동 신호가 인가되었을 때, 상기 제2 내측 탄성부는 상기 제2 외측 탄성부보다 높은 위치에 배치되는 보이스 코일 모터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 내측 탄성부는 상기 보빈의 상면에 접착 부재에 의하여 접착된 보이스 코일 모터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 구동부들에 구동 신호가 인가되지 않았을 때, 상기 제1 연결 탄성부는 상기 제1 내측 탄성부와 상기 제1 외측 탄성부의 높이차에 의해 사선 형태로 배치되는 보이스 코일 모터.
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