KR102054493B1

KR102054493B1 - 보이스 코일 모터

Info

Publication number: KR102054493B1
Application number: KR1020120125193A
Authority: KR
Inventors: 박상옥; 이성민; 이준택; 조현래
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2020-01-22
Also published as: KR20140059329A

Abstract

보이스 코일 모터는 개구가 형성된 베이스 유닛; 상기 베이스 유닛의 상면에 고정된 제1 구동부를 포함하는 고정자; 상기 제1 구동부의 내부에 배치되며 상기 제1 구동부에 대하여 구동되는 제2 구동부를 포함하는 가동자; 및 상기 제1 및 제2 구동부들에 구동신호가 인가되지 않았을 때, 상기 가동자를 상기 베이스 유닛의 상면으로부터 플로팅 시키는 탄성 부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2 구동부들에 상기 구동 신호가 인가되지 않았을 때, 상기 제1 구동부의 중심은 상기 제2 구동부의 중심에 정렬된다.

Description

보이스 코일 모터{VOICE COIL MOTOR}

본 발명은 보이스 코일 모터에 관한 것이다.

최근 들어, 휴대용 통신장치, 게임기, 태블릿 PC 등에는 디지털 이미지 또는 동영상을 저장하는 카메라 모듈이 설치되고 있다. 카메라 모듈은 외부광을 이미지로 변경하는 이미지 센서 및 외부광을 이미지 센서에 포커싱 하는 렌즈를 포함한다.

종래 카메라 모듈은 렌즈 및 이미지 센서 사이의 거리를 조절할 수 없어 사용자가 원하는 고품질 이미지를 얻기 어려웠으나, 최근 카메라 모듈의 렌즈 및 이미지 센서 모듈 사이의 거리를 조절할 수 있는 보이스 코일 모터에 의하여 카메라 모듈로부터 사용자가 원하는 고품질 이미지의 획득이 가능하게 되었다.

종래 보이스 코일 모터는 이미지 센서가 고정되는 베이스, 베이스 상에 고정된 고정자, 고정자와의 작용에 의하여 구동되며 렌즈가 장착되는 가동자 및 가동자를 탄력적으로 지지하는 판 스프링과 같은 탄성 부재를 포함한다.

종래 보이스 코일 모터는 가동자 또는 고정자에 구동 신호가 인가되지 않았을 때 가동자는 가동자의 자중 및 탄성 부재의 탄성력에 의하여 베이스의 상면에 접촉되며, 가동자 또는 고정자에 구동 신호가 인가될 경우 베이스의 상면으로부터 베이스의 상부로 이동된다.

종래 보이스 코일 모터의 가동자가 베이스의 상면으로부터 이격되기 위해서는 가동자의 자중 및 탄성 부재의 탄성력보다 큰 전자기력이 가동자에 인가되어야 하는데 이를 위해서는 높은 전류량이 요구되고 이로 인해 소비전력이 크게 증가되고 가동자가 불안정하게 구동되는 등 다양한 문제점을 갖는다.

한국 공개특허공보 제10-2011-0013966호 (2011. 02. 10. 공개)

본 발명은 가동자 또는 고정자에 구동 신호가 인가되지 않았을 때 가동자를 베이스의 상면으로부터 플로팅 시켜 보다 적은 전류로 플로팅 된 가동자를 상부 또는 하부로 구동시켜 보다 적은 전력으로 가동자를 구동시키고 베이스로부터 플로팅된 가동자를 고정부의 지정된 위치에 정렬시켜 가동자의 구동 연속성을 향상시킨 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 개구가 형성된 베이스 유닛; 상기 베이스 유닛의 상면에 고정된 제1 구동부를 포함하는 고정자; 상기 제1 구동부의 내부에 배치되며 상기 제1 구동부에 대하여 구동되는 제2 구동부를 포함하는 가동자; 및 상기 제1 및 제2 구동부들에 구동신호가 인가되지 않았을 때, 상기 가동자를 상기 베이스 유닛의 상면으로부터 플로팅 시키는 탄성 부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2 구동부들에 상기 구동 신호가 인가되지 않았을 때, 상기 제1 구동부의 중심은 상기 제2 구동부의 중심에 정렬된다.

본 발명에 따른 보이스 코일 모터에 의하면, 고정자에 포함된 제1 구동부의 중심 및 가동자에 포함된 제2 구동부의 중심을 가동자의 처짐에도 불구하고 상호 정렬시켜 가동자가 선형적으로 구동될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 보이스 코일 모터의 고정자, 가동자 및 탄성 부재를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 제1 및 제2 구동부를 개념적으로 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 1을 참조하면, 보이스 코일 모터(600)는 베이스 유닛(100), 고정자(200), 가동자(300) 및 탄성 부재(400)를 포함한다. 이에 더하여 보이스 코일 모터(600)는 커버(500)를 포함할 수 있다.

베이스 유닛(100)은, 예를 들어, 직육면체 형상으로 형성된다. 베이스 유닛(100)에는 베이스 유닛(100)의 상면(112) 및 상면(112)과 대향 하는 하면(114)을 관통하는 개구(111)가 형성된다.

또한 베이스 유닛(100)의 상면(112)의 각 모서리에는 후술 될 고정자(200)와 결합되는 결합 기둥(118)이 형성된다.

고정자(200)는 하우징(210) 및 제1 구동부(220)를 포함한다.

하우징(210)은 상하면이 개구 된 사각 틀 형상으로 형성되며, 하우징(210)의 각 측면에는 제1 구동부(220)를 결합하기 위한 개구(212)가 형성된다.

하우징(210)은 베이스 유닛(100)의 상면(112)으로부터 돌출된 결합 기둥(118)에 결합 되는데, 하우징(210)에는 베이스 유닛(100)의 결합 기둥(118)과 결합되는 결합홈(214)이 형성된다.

하우징(210)의 상면에는 후술 될 탄성 부재(400)의 상부 탄성 부재(420)를 고정하기 위한 복수개의 보스(216)들을 포함한다.

제1 구동부(220)는 하우징(210)의 각 측면에 형성된 개구에 고정된다. 하우징(210)이 상하가 개구된 박스 형상으로 형성될 경우, 하우징(210)에는 4 개의 제1 구동부(220)가 형성된다. 각 제1 구동부(220)는 자기장을 발생시키는 평판 마그네트를 포함할 수 있다.

평판 형상을 갖는 제1 구동부(220)는 제1 마그네트부(222), 제2 마그네트부(224) 및 중립부(226)를 포함한다.

제1 마그네트부(222)는 제2 마그네트부(224)의 상부에 배치되며, 제1 마그네트부(222)는 하우징(210)의 안쪽이 N극성을 갖고 하우징(210)의 바깥쪽이 S극성을 갖는다.

제2 마그네트부(224)는 제1 마그네트부(222)의 하부에 배치되며, 제2 마그네트부(224)는 하우징(210)의 안쪽이 S 극성을 갖고 하우징(210)의 바깥쪽이 N극성을 갖는다.

중립부(226)는 제1 및 제2 마그네트부(222,224)의 사이에 띠 형상으로 형성되며, 중립부(226)에는 극성이 형성되지 않는다.

이와 같이 제1 구동부(220)를 제1 및 제2 마그네트부(222,224)들로 분할하고 제1 및 제2 마그네트부(222,224)들 사이에 중립부(226)를 형성함으로써 자기장의 세기를 보다 향상시킬 수 있다.

가동자(300)는 보빈(310) 및 제2 구동부(320)를 포함한다.

보빈(310)은 상하단이 개구된 원통과 유사한 형상으로 형성되며, 보빈(310)의 내측면에는 베이스 유닛(100)의 하부에 배치된 이미지 센서와 마주하는 렌즈가 장착된다.

제2 구동부(320)는 보빈(310)의 외주면에 배치된다. 제2 구동부(320)는, 예를 들어, 절연 수지에 의하여 절연된 긴 전선을 통 형상으로 권선한 코일 블럭을 포함할 수 있다.

제2 구동부(320)는, 예를 들어, 접착제에 의하여 보빈(310)의 외주면에 결합될 수 있다. 제2 구동부(320)의 양쪽 단부는 후술 될 하부 탄성 부재(210)에 전기적으로 접속된다.

제2 구동부(320)는 제1 코일부(322) 및 제2 코일부(324)를 포함한다.

제2 구동부(320)의 제1 코일부(322)는 제2 코일부(324)의 상부에 배치되며, 제1 코일부(322)는 제1 방향으로 권선 되고 따라서 전류는 정방향으로 흐르면서 전자기장을 발생시킨다.

한편, 제2 코일부(324)는 제1 코일부(322)의 하부에 배치되며, 제2 코일부(324)는 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 권선 되고 따라서 전류는 제1 코일부(322)와 반대 방향인 역방향으로 흐르면서 역방향 전자기장을 발생시킨다.

제1 구동부(220)의 제1 마그네트부(222)로부터 발생된 자기장 및 제2 구동부(320)의 제1 코일부(322)로부터 발생된 전자기장과 반응하여 인력 또는 척력이 발생되고, 제1 구동부(220)의 제2 마그네트부(224)로부터 발생된 자기장 및 제2 구동부(320)의 제2 코일부(324)로부터 발생된 전자기장과 반응하여 인력 또는 척력이 발생된다.

가동자(300)는 제1 구동부(220)로부터 발생 된 자기장 및 제2 구동부(320)로부터 발생 된 전자기장에 의하여 베이스 유닛(100)으로부터 상승 또는 하강 된다.

도 1을 참조하면, 탄성 부재(400)는 하부 탄성 부재(410) 및 상부 탄성 부재(420)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 탄성 부재(400)는 가동자(300)를 탄력적으로 지지하며, 탄성 부재(400)는 가동자(300)의 제2 구동부(320)에 구동 신호가 인가되지 않았을 때 가동자(300)가 베이스 유닛(100)의 상면으로부터 소정 간격 이격 되도록 한다. 즉, 탄성 부재(400)는 제2 구동부(320)에 구동 신호가 인가되지 않았을 때 가동자(300)가 베이스 유닛(100)의 상면으로부터 플로팅 되도록 한다.

본 발명의 일실시예에서, 제2 구동부(320)에 구동 신호가 인가되지 않음으로써 가동자(300)가 베이스 유닛(100)의 상면으로부터 플로팅 된 상태에서, 가동자(300)의 제2 구동부(320)에 정방향 전류 또는 역방향 전류를 인가함에 따라 가동자(300)는 베이스 유닛(100)의 상면을 향하는 방향 또는 베이스 유닛(100)의 상면으로부터 멀어지는 방향으로 양방향 구동되고, 이로 인해 가동자(300)를 구동하는데 필요로 하는 전류량 및 소비전력을 크게 감소 시킬 수 있다.

하부 탄성 부재(410)는 베이스 유닛(100) 상에 배치되며, 하부 탄성 부재(410)는 상호 전기적으로 절연된 한 쌍으로 이루어진다.

한 쌍의 하부 탄성 부재(410)들은 각각 내측 탄성부(411), 외측 탄성부(413) 및 연결 탄성부(415)를 포함한다.

내측 탄성부(411)는 가동자(300)의 보빈(310)의 하면에 배치되며, 따라서 내측 탄성부(411)는 각각 반원 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.

외측 탄성부(413)는 내측 탄성부(411)의 바깥쪽에 배치되며, 외측 탄성부(413)는 베이스 유닛(100)의 상면에 배치된다.

한 쌍으로 이루어진 하부 탄성 부재(410)들 중 어느 하나에는 가동자(300)의 제2 구동부(320)의 제1 코일부(322)의 단부가 전기적으로 접속되고, 한 쌍으로 이루어진 하부 탄성 부재(410)들 중 나머지 하나에는 가동자(300)의 제2 구동부(320)의 제2 코일부(324)의 단부가 전기적으로 접속된다.

도 1을 다시 참조하면, 상부 탄성 부재(420)는 가동자(300)의 보빈(310)의 상면에 배치되며, 상부 탄성 부재(420)는 보빈(310)을 탄력적으로 지지한다.

본 발명의 일실시예와 같이 제2 구동부(320)에 구동 신호가 인가되지 않았을 때 제2 구동부(320)는 탄성 부재(400)에 의하여 베이스 유닛(100)의 상면으로부터 플로팅되는데 가동자(300)는 가동자(300)의 자중에 의하여 약간의 처짐이 발생 된 상태로 베이스 유닛(100)의 상면에 플로팅 된다.

그러나, 이와 같이 가동자(300)의 자중에 의하여 가동자(300)의 처짐이 발생될 경우 고정자(200)의 제1 구동부(220)의 제1 마그네트부(222) 및 가동자(300)의 제1 코일부(322), 제1 구동부(220)의 제2 마그네트부(224) 및 가동자(300)의 제2 코일부(324)가 정렬되지 않아 가동자(300)의 제2 구동부(320)에 구동 신호가 인가될 경우 가동자(300)가 선형적으로 이동되지 못하는 구간이 발생 되고 이로 인해 포커싱 시간이 증가 되고 포커싱 불량이 발생 될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서는 가동자(300)의 자중에 의하여 가동자(300)의 처짐이 발생 되는 것을 감안하여 가동자(300)의 제2 구동부(320)를 고정자(200)의 제1 구동부(220)에 정렬되도록 배치하여 가동자(300)가 베이스 유닛(100)을 기준으로 양방향으로 선형적으로 구동될 수 있도록 한다.

구체적으로 가동자(300)가 베이스 유닛(100)을 기준으로 선형적으로 구동될 수 있도록 하기 위해서, 가동자(300)가 탄성 부재(400)에 의하여 지정된 위치로부터 처짐이 발생 된 상태에서 고정자(200)의 제1 구동부(220)의 제1 마그네트부(222) 및 제2 마그네트부(224)의 사이에 형성된 중립부(226)의 중심은 가동자(300)의 제2 구동부(320)의 제1 코일부(322) 및 제2 코일부(324)의 중심에 정렬된다.

도 1을 다시 참조하면 커버(500)는 상하부가 개구된 박스 형상으로 형성되며, 커버(500)는 베이스 유닛(100)에 결합 된다.

비록 앞서 설명한 바에 의하면 고정자(200)의 제1 구동부(220)는 제1 마그네트부(222) 및 제2 마그네트부(224)를 포함하고, 가동자(300)의 제2 구동부(320)는 제1 코일부(322) 및 제2 코일부(324)를 포함하는 것이 설명되고 있지만, 이와 다르게, 제1 구동부(220)는 제1 방향으로 권선된 제1 코일부, 제1 코일부와 인접하게 형성되며 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 권선된 제2 코일부를 포함할 수 있다.

또한, 제2 구동부(320)는 제1 코일부와 마주하는 제1 마그네트부 및 제2 코일부와 마주하는 제2 마그네트부를 포함하여도 무방하다.

또한, 제1 구동부(220)의 제1 및 제2 코일부의 중심은 제2 구동부(320)의 제1 마그네트부 및 제2 마그네트부의 사이에 개재된 중립부의 중심과 정렬될 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 고정자에 포함된 제1 구동부의 중심 및 가동자에 포함된 제2 구동부의 중심을 가동자의 처짐에도 불구하고 상호 정렬시켜 가동자가 선형적으로 구동될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

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...베이스 유닛
200...고정자 300...가동자
400...탄성부재 500...커버

Claims

베이스;
상기 베이스 상에 배치되는 제1 구동부;
상기 제1 구동부의 내부에 배치되는 제2 구동부를 포함하는 가동자; 및
상기 제1 및 제2 구동부들에 구동신호가 인가되지 않았을 때, 상기 가동자를 상기 베이스의 상면으로부터 플로팅 시키는 탄성 부재를 포함하며,
상기 제1 구동부는 제1극성의 제1 마그네트부, 상기 제1 마그네트부와 인접하게 배치된 제2극성의 제2 마그네트부 및 상기 제1 및 제2 마그네트부 사이에 배치되어 극성이 형성되지 않는 중립부를 포함하고,
상기 제2 구동부는 제1 방향으로 권선된 제1 코일부 및 상기 제1 코일부와 인접하게 배치되며 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 권선된 제2 코일부를 포함하며,
상기 제1 및 제2 구동부들에 구동신호가 인가되지 않았을 때, 상기 가동자는 상기 탄성 부재에 의해 처짐이 발생되고,
상기 가동자의 처짐 발생 시 상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부의 사이 영역은 상기 중립부와 마주하게 배치되며,
상기 탄성 부재는 한 쌍으로 이루어지고,
한 쌍으로 이루어진 탄성 부재 중 어느 하나는 상기 제1 코일부와 전기적으로 연결되고,
한쌍으로 이루어진 탄성 부재 중 다른 하나는 상기 제2 코일부와 전기적으로 연결되며,
상기 제1 코일부의 전류 방향은 상기 제2 코일부의 전류 방향과 반대인 전류가 인가되는 보이스 코일 모터.
제1항에 있어서,
상기 제1 마그네트부와 상기 제2 마그네트부는 극성이 서로 반대되는 보이스 코일 모터.
제1항에 있어서,
상기 탄성 부재는 상기 제2 구동부에 고정된 내측 탄성부, 상기 베이스에 고정된 외측 탄성부 및 상기 내측 및 외측 탄성부들을 상호 연결하는 연결 탄성부를 포함하며,
상기 내측 및 외측 탄성부들은 상기 제2 구동부의 자중에 의하여 상기 베이스를 향하는 방향으로 처짐이 발생된 보이스 코일 모터.
제1항에 있어서,
상기 탄성 부재는 상기 제2 구동부 및 상기 제1 구동부에 결합된 추가 탄성 부재를 포함하는 보이스 코일 모터.
삭제
삭제
이미지 센서가 고정되는 베이스;
상기 베이스 상에 배치되는 제1 구동부;
상기 제1 구동부의 내부에 배치되며 렌즈가 장착되는 제2 구동부를 포함하는 가동자; 및
상기 제1 및 제2 구동부들에 구동신호가 인가되지 않았을 때, 상기 가동자를 상기 베이스의 상면으로부터 플로팅 시키는 탄성 부재를 포함하며,
상기 제1 구동부는 제1극성의 제1 마그네트부, 상기 제1 마그네트부와 인접하게 배치된 제2극성의 제2 마그네트부 및 상기 제1 및 제2 마그네트부의 사이에 배치되어 극성이 형성되지 않는 중립부를 포함하고,
상기 제2 구동부는 제1 방향으로 권선된 제1 코일부 및 상기 제1 코일부와 인접하게 배치되며 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 권선된 제2 코일부를 포함하며,
상기 제1 및 제2 구동부들에 구동신호가 인가되지 않았을 때, 상기 가동자는 상기 탄성 부재에 의해 처짐이 발생되고,
상기 가동자의 처짐 발생 시 상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부의 사이 영역은 상기 중립부와 마주하게 배치되며,
상기 탄성 부재는 한 쌍으로 이루어지고,
한 쌍으로 이루어진 탄성 부재 중 어느 하나는 상기 제1 코일부와 전기적으로 연결되고,
한쌍으로 이루어진 탄성 부재 중 다른 하나는 상기 제2 코일부와 전기적으로 연결되며,
상기 제1 코일부의 전류 방향은 상기 제2 코일부의 전류 방향과 반대인 전류가 인가되는 카메라 모듈.