KR20010046374A - 편평형 진동 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브러쉬의 정류자와 접촉되는 밴딩부를 정류자의 세그먼트에 균일하게 접촉될 수 있도록 개선하므로서 접촉면간 마찰력 감소와 기동전압 향상 및 전류 노이즈가 저감되도록 하는 편평형 진동 모터에 관한 것으로서, 상기한 목적 달성을 위하여 본 발명은 스테이터의 하부 기판과 로터의 상부 기판으로 구비되는 정류자의 세그먼트간을 한쌍의 브러쉬에 의해 접촉되게 하여 로터측의 권선 코일에 유도되는 코일 자속과 스테이터측의 마그네트 자속간 상호작용에 의해서 로터가 편심 구동되게 하므로서 진동을 발생시키는 진동 모터에 있어서,

상기의 브러쉬는 상기 정류자의 세그먼트와 미끄럼 접촉하는 요크형상의 상단부를 상기 하부 기판으로부터 동일한 높이를 갖는 면을 따라 상향 만곡지도록 하여 밴딩부를 형성하고, 상기 밴딩부는 상기 정류자의 세그먼트와 균일하게 접촉되도록 하는데 특징이 있다.

Description

편평형 진동 모터{A flat type vibration motor}

본 발명은 편평형 진동 모터에 관한 것으로서, 상세하게는 브러쉬의 정류자와 접촉되는 밴딩부를 정류자의 세그먼트에 균일하게 접촉될 수 있도록 개선하므로서 접촉면간 마찰력 감소와 기동전압의 향상 및 전류 노이즈가 저감되도록 하는 편평형 진동 모터에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰이나 호출기등에 내장되어 주로 착신기능을 수행하게 되는 편평형 진동 모터는 도 1에 도시한 바와같은 직경이 두께보다 상대적으로 큰 외형을 갖는 일명 팬 케익(pan cake), 또는 코인 타입(coin type)이라고 하는 편평형 진동 모터가 대부분이다.

편평형 구동 모터는 크게 고정부재인 스테이터와 회전부재인 로터로서 이루어지며, 이와같은 스테이터와 로터간의 전기적 연결은 브러쉬(11)에 의해서 이루어진다.

즉 원형의 평판인 브라켓(1)의 상부면으로는 판면에 회로가 인쇄된 하부 기판(2)이 접합등에 의해 부착되고, 이 하부 기판(2)의 외측에는 도넛츠형상의 마그네트(3)를 동일한 방법으로 부착한다.

그리고 브라켓(1)의 상부에는 하향 개방된 캡형상의 케이스(4)에 의해서 커버되도록 하고, 브라켓(1)과 케이스(4)는 샤프트(5)에 의해 연결되어 용접 또는 강제 끼움에 의해서 견고하게 결합되도록 한다.

한편 브라켓(1)에 부착되는 하부 기판(2)은 종전에 하드 기판(hard board)을 주로 사용하였으나 최근에는 플렉시블 기판(flexible board)을 사용하는 경우가 대부분이다.

이와같은 구성에 의해 스테이터를 구비하면서 이 스테이터의 샤프트(5)에는 회전 가능하게 로터가 구비되도록 한다.

로터는 대개 원형의 평판을 소정의 각도로 절개하여 샤프트(5)에 편심 지지되도록 하는 상부 기판(6)과 이 상부 기판(6)의 샤프트(5)에 지지되는 회전 중심부의 저면 주연부로 마련되는 정류자(7)와, 상부 기판(6)의 상부면에 부착되는 권선 코일(8)과, 이 권선 코일(8)의 부착면을 제외한 상부 기판(6)의 상부면을 채우는 절연물(9)로서 이루어진다.

이러한 로터에서 정류자(7)는 다수개의 세그먼트들이 미세한 간격으로 이격되어 전체적으로 원형을 이루는 형상으로 구비되며, 권선 코일(8)은 모터의 구동 형식에 따라 하나 또는 그 이상으로 형성되기도 하나 최근 가장 보편적으로 적용되고 있는 구조는 편심 구조의 상부 기판(6) 양측으로 서로 다른 위상을 갖도록 2개의 코일로서 이루어지는 구조이다.

한편 절연물(9)은 일반 수지재를 이용하여 인서트 사출에 의해서 성형한다.

이와같이 스테이터와 로터로 이루어지는 모터에서 이들간 전기적 연결은 전기한 바와같이 브러쉬(11)를 통해 전달된다.

브러쉬(11)는 통상 전원이 입력되는 단자와 전원이 출력되는 단자인 한쌍으로 이루어지고, 이들 브러쉬(11)는 도 2 에서와 같이 서로 일정한 거리를 이격시켜 마주보게 하여 나란하게 구비된다.

또한 각 브러쉬(11)의 하단은 하부 기판(2)의 인쇄된 회로에 고정 연결되고, 상단은 정류자(7)의 세그먼트에 미끄럼 접촉되도록 하고 있다.

한편 각 브러쉬(11)는 하부 기판(2)에 고정된 단부로부터 상부로 완만하게 상향 경사지면서 경사진 부위가 정류자(7)의 형상을 따라 서로 대향되게 외측으로 만곡지는 원호형상 또는 절곡시킨 형상으로 형성되도록 하고 있다.

이때 서로 마주보는 상단부는 정류자(7)와의 안전한 접촉을 위하여 끝단부를 개방시켜 2갈래로 갈라지는 요크형상으로 형성되도록 하고 있으며, 이 요크형상으로 갈라진 부위는 정류자(7)와 면간 접촉이 될 수 있도록 하기 위해서 상향 만곡지는 형상이 되도록 하고 있다.

이렇게 만곡지게 한 양 브러쉬(11)간 밴딩부(11a)는 샤프트(5)의 중심에서부터 통상 90°의 각도를 유지하며, 이러한 밴딩부(11a)의 형성을 위해서 종전에는 밴딩부(11a)에 직각이 되는 방향으로 밴딩 지그(도시되지 않음)를 삽입시켜 상단부의 일부가 굽어지게 하였다.

한편 이와같은 방법으로 형성되는 브러쉬(11)의 밴딩부(11a)는 그 상부의 정류자(7)와 불균일하게 접촉되는 상태가 된다.

다시말해 완만하게 상향 경사지면서 외측으로 만곡지거나 절곡시킨 형상인 브러쉬(11)의 요크형상인 상단부를 직각이 되는 방향으로 밴딩시켜 밴딩부(11a)를 형성하게 되면 밴딩부(11a)의 바깥측 단부로터 내측 단부로 하향 경사지는 상태가 되므로 결국 정류자(7)와 불균일하게 접촉되는 상태가 된다.

따라서 모터의 구동시 로터와 동시에 회전하는 정류자(7)의 각 세그먼트는 브러쉬(11)와의 불균일한 접촉성 때문에 외측이 내측에 비해 접촉 마찰이 심하게 작용하면서 마모가 촉진되어 수명을 단축시키는 결과를 초래하기도 한다.

또한 브러쉬(11)와 정류자(7)의 세그먼트간 접촉이 점접촉에 의해 접속되는 상태가 되므로 브러쉬(11)와 정류자(7)간 통전 전류량이 적어져 최소기동전압이 저감되고, 그에따라 모터의 회전수가 감소되면서 진동 성능에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정 보완하기 위하여 브러쉬의 동일한 높이에 위치한 상단부를 기준으로 밴딩되게 하여 밴딩부를 형성하므로서 밴딩부가 정류자와 균일하게 접촉되면서 마찰부재간 마모가 저감될 수 있도록 하는데 본 발명의 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 브러쉬와 정류자간 보다 넓은 면적으로 접촉이 이루어지게 하므로서 통전 전류량을 극대화시켜 최소기동전압이 향상되도록 하는 동시에 모터의 회전수가 증가되도록 하는데 다른 목적이 있다.

특히 본 발명은 브러쉬가 정류자의 세그먼트 사이를 넘어갈 때 세그먼트간 이격된 틈사이를 보다 부드럽게 넘어가도록 하므로서 전류 노이즈가 감소되도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 편평형 진동 모터의 수직 단면도,

도 2 는 종래의 브러쉬 장착 구조를 도시한 평면도,

도 3 은 본 발명에 따른 브러쉬 장착 구조를 도시한 평면도,

도 4 는 본 발명에 따른 브러쉬의 밴딩부와 정류자간 접촉되는 상태를 도시한 요부도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

20 : 브러쉬 21 : 밴딩부

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스테이터의 하부 기판과 로터의 상부 기판에 형성한 정류자의 세그먼트간을 한쌍의 브러쉬에 의해 접촉되게 하여 로터측의 권선 코일에 유도되는 코일 자속과 스테이터측의 마그네트 자속간 상호작용에 의해서 로터가 편심 구동되게 하므로서 진동을 발생시키는 진동 모터에 있어서,

상기의 브러쉬는 정류자의 세그먼트와 미끄럼 접촉하는 밴딩부를 하부 기판과 동일한 높이를 갖는 면을 따라 굽어질 수 있도록 하므로서 정류자의 세그먼트와 균일한 접촉상태가 유지되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 진동 모터는 거의 도 1 에 예시한 바와같다.

즉 원형상의 평판인 브라켓을 구비하고, 이 브라켓의 상부면으로는 인쇄회로기판인 하부 기판이 접합되며, 이 하부 기판의 외측에는 도넛츠형상으로 마그네트가 부착되고, 브라켓의 상부는 하향 개방된 캡형상의 케이스에 의해서 커버하게 된다.

저부의 브라켓과 상부의 케이스간은 샤프트에 의해서 연결되면서 상호 용접 또는 강제 끼움에 의해 결합되며, 이러한 샤프트에는 편심 회전이 가능하게 로터가 지지된다.

로터는 다시 인쇄회로기판인 상부 기판과 정류자, 권선 코일과 절연체로서 이루어지며, 정류자는 상부 기판의 샤프트에 지지되는 회전 중심부의 저면 주연부로, 권선 코일은 상부 기판의 상부면에, 절연체는 권선 코일을 제외한 상부 기판의 상부면을 커버할 수 있도록 구비되는 구성이다.

이때 상부 기판은 통상 원형의 평판인 인쇄회로기판을 소정의 각도로 절개하여 샤프트에 편심 지지되도록 하는 형상으로 구비되며, 이러한 상부 기판에는 일측으로 편심되게 권선 코일이 접합되면서 절연체의 성형시 로터의 편심량을 증대시키기 위해 상부 기판에 분동이 동시에 구비되도록 하기도 한다.

한편 상부 기판의 저부로 구비되는 정류자는 복수의 세그먼트들이 미세한 간격을 두고 원형으로 이루어지는 형상이며, 이 세그먼트들은 상부 기판에 인쇄된 회로를 통해 각각 상부 기판의 상부에 접합되는 권선 코일과 연결된다.

특히 상부 기판의 상부면에 구비되는 권선 코일과 분동은 일단 접합에 의해 고정되고, 그 이외의 공간으로 절연체를 인서트 사출에 의해 성형시키면서 상부 기판에 견고하게 고정되도록 하는 동시에 일측으로 편심되게 베어링이 일체로 결합되게 하여 이 베어링을 통해 샤프트가 끼워지게 하므로서 편심 회전이 가능한 상태가 되는 것이다.

이렇게 구비되는 구성에서 로터는 샤프트에 상하 유동이 가능한 상태로 지지되며, 이러한 로터를 하부에서 지지할 수 있도록 하면서 하부 기판과 상부 기판간 전기적 접속을 위해 구비되도록 하는 것이 브러쉬이다.

즉 브러쉬는 통상 한쌍으로 구비되어 하단부는 하부 기판에 회로적으로 고정 연결되고, 상단부는 로터의 정류자에 미끄럼 접촉되면서 정류자를 통해 로터와 전기적으로 연결되는바 이때 저부의 브라켓과 상부의 케이스간 결합시 로터의 하중에 의해 브러쉬가 눌려지면서 로터를 탄력적으로 지지되게 하여 로터의 지나친 상하 유동이 방지되도록 한다.

한편 본 발명은 이러한 브러쉬가 정류자와 균일하게 접촉될 수 있도록 정류자에 접촉되는 브러쉬 상단부의 밴딩부의 형성 구조를 개선코자 하는 것이다.

다시말해 도 3 에서와 같이 진동 모터에서 한쌍의 브러쉬(20)는 스테이터의 하부 기판과 로터의 정류자 사이에서 샤프트를 중심으로 서로 대응되는 방향에서 서로 마주보게 평행하게 구비된다.

또한 각 브러쉬(20)는 일단인 하단부가 하부 기판에 고정되게 연결되며, 그 하단부로부터 상부로 점차 완만하게 상향 경사지게 형성되고, 이렇게 경사지는 부위는 도면에서와 같이 외측으로 호형으로 만곡지는 형상이거나 절곡되어 만곡지는 형상으로 이루어지기도 한다.

브러쉬(20)의 만곡진 끝단부인 상단부는 통상 끝단부측으로 개방되는 요크형상으로 이루어지며, 이 요크형상의 상단부는 다시 부분적으로 상향 만곡지게 하므로서 정류자의 세그먼트와 미끄럼 접촉되도록 한다.

본 발명은 이러한 상향 만곡지는 밴딩부(21)의 형성 각도를 개선하여 로터의 회전시 정류자의 세그먼트가 브러쉬(20)와 보다 넓은 면적으로 접촉되면서 접촉되는 부위에서 로터의 하중이 균일하게 분포되도록 하여 정류자의 세그먼트 사이를 부드럽게 넘어갈 수 있도록 하는데 주된 특징이 있다.

이를 위해서 브러쉬(20)의 상단부로 형성되는 밴딩부(21)는 종전과 같이 브러쉬가 휘어지거나 절곡되는 방향이 아닌 하부 기판에 고정되는 일단부로부터 동일한 높이에 위치되는 부위를 따라 상향 만곡지도록 한다.

다시말해 종전에는 브러쉬의 요크형상인 상단부를 브러쉬가 휘어지거나 절곡되는 방향에 직각이 되는 방향으로부터 별도의 밴딩 지그를 삽입시켜 부분적으로 상향 만곡지게 하므로서 밴딩부를 형성하였으나 본 발명에서는 브러쉬(20)의 상단부에서 도 3에 도시한 바와같이 하부 기판으로부터 높이가 같은 면을 따라서 밴딩 지그를 삽입시켜 부분적으로 상향 만곡지게 하여 밴딩부가 형성되도록 하는 것이다.

이렇게 해서 상향 돌출되게 한 밴딩부(21)의 최상단부는 도 4 에 도시한 바와같이 정류자의 접촉면과 평행한 상태가 되며, 브러쉬(20)의 판면에서 사선방향으로 형성된다.

따라서 브라켓에 상부 케이스가 결합시 하중에 의해 로터가 브러쉬(20)의 상단부로 얹혀지게 되면 브러쉬(20)의 밴딩부(21)와 정류자의 세그먼트(7)는 보다 넓은 면적으로 균일하게 접촉되므로 로터로부터의 하중이 보다 넓은 면적을 통해 분산된다.

이와같이 브러쉬(20)의 밴딩부(21)를 동일한 높이를 갖도록 하므로서 밴딩부(20)의 최상단면과 정류자 세그먼트(7)의 접촉면간을 평행한 상태로서 유지되도록 하면 브러쉬(20)와 정류자는 점접촉이 아닌 선접촉으로 접촉되면서 서로 접촉되는 면적이 증가된다.

이러한 접촉면적의 확대는 결국 접촉되는 면을 따라 전달되는 전류량을 증가시키게 되므로 최소 기동 전압이 증가되면서 권선 코일과 마그네트간에서 발생되는 전자기력을 극대화시킬 수가 있게 된다.

권선 코일과 마그네트간 작용력의 증대는 결국 로터의 구동력을 증강시키게 되며, 이로서 모터는 진동 성능이 더욱 향상된다.

또한 접촉면간 로터의 하중 뿐만 아니라 마찰 저항이 보다 넓은 면적을 통해 분산되므로 로터의 구동시 접촉면의 편마모를 방지시키는 동시에 전체적으로 마모를 줄일 수가 있게 된다.

그러므로 본 발명은 브러쉬(20)의 밴딩부(21) 형성 각도를 간단히 개선하여 밴딩부(20)와 정류자의 세그먼트(7)간 접촉면적을 확장하면서 보다 균일한 접촉상태가 유지될 수 있도록 하여 모터의 최소 기동 전압을 증가시키는 동시에 그에 따라 모터의 구동력이 증대되면서 진동 성능을 향상시키게 되며, 특히 모터의 회전시 발생하는 전류 노이즈를 저감시키게 된다.

또한 브러쉬(20)와 정류자간 접촉 저항의 감소로 부품 및 모터의 성능이 보다 연장될 수 있도록 하므로서 제품에 대한 신뢰성을 향상시키게 되는 매우 유용한 효과를 제공하게 된다.

Claims (1)

1. 스테이터의 하부 기판과 로터의 상부 기판으로 구비되는 정류자의 세그먼트간을 한쌍의 브러쉬에 의해 접촉되게 하여 로터측의 권선 코일에 유도되는 코일 자속과 스테이터측의 마그네트 자속간 상호작용에 의해서 로터가 편심 구동되게 하므로서 진동을 발생시키는 진동 모터에 있어서,

   상기의 브러쉬는 상기 정류자의 세그먼트와 미끄럼 접촉하는 요크형상의 상단부를 상기 하부 기판으로부터 동일한 높이를 갖는 면을 따라 상향 만곡지도록 하여 밴딩부를 형성하고, 상기 밴딩부는 상기 정류자의 세그먼트와 균일하게 접촉되도록 하는 편평형 진동 모터.