KR200203743Y1 - 자심을 삽입한 편평형 진동모터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이동통신용 단말기 내에 설치되는 편평형 진동모터의 전기자 코일 안쪽 공극에 소프트 페라이트 또는 규소 강판 등 자심을 삽입함으로써 이동 통신용 단말기 모터의 효율을 극대화시키도록 한 자심을 삽입한 편평형 진동모터에 관한 것이다 종래기술은 전기자 코일 내부에 공극을 둠으로써 자속의 누설량이 증가되어 모터의 효율이 저하되므로 소비전력이 증가하고 결과적으로 배터리의 충전 후 사용되는 시간을 단축하는 문제점이 있었다.

본 고안은 전기자 코일(120)을 한 쪽에 배치하고 합성수지로 일체로 성형하여 이루어진 편심 로터(100)와; 상기 편심 로터(100)의 중심에 배치된 축(110)과; 상기 축을 통해서 상기 편심 로터(100)를 회전이 자유롭게 지지하는 하우징과; 상기 하우징의 일부에 배치되어 상기 편심 로터(100)에 자속을 공급하는 마그넷(160)과; 상기 마그넷(160)의 내측에 상기 하우징의 일부에 배치된 브러시(170)와; 상기 브러시의 선단과 미끄럼 접촉되도록 상기 편심 로터(100)에 배치된 정류기(180)를 구비한 편평형 진동모터에 있어서, 상기 전기자 코일(120) 안쪽 공극에는 소프트 페라이트 또는 규소강판 등 투자율이 높은 자심(200)을 삽입 구성하여 자속의 누설량을 극소화하여 모터의 효율을 극대화시키도록 함을 특징으로 한다.

Description

자심을 삽입한 편평형 진동모터{Flat type vibration motor with high permeable magnetic core}

본 고안은 이동통신용 단말기 내에 설치되어 진동신호를 낼 수 있도록 하는 편평형 진동모터에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 편평형 진동모터의 전기자 코일을 개량하여 자속 손실을 극소화하여 모터의 성능을 향상하므로서 이동 통신용 단말기 모터의 효율을 극대화시키도록 한 자심을 삽입한 편평형 진동모터에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 이동 통신용 단말기는 크기가 점점 작아지고, 두께는 최대한 얇게 설계되며, 사용자가 휴대하기 용이하도록 중량을 줄여 경량화함은 물론 배터리 사용이 오래 갈 수 있도록 효율을 향상시키는 방향으로 점점 발전해 가는 추세이다.

이와 같은 이동 통신용 단말기에 적용되는 종래의 편평형 진동모터의 기술로는 일본특허공개 소63-290140호에 개시된 바와 같이 모터의 출력축에 편심판을 설치하거나 120°마다 등각으로 배치된 3개의 전기자 코일의 일부를 삭제한 것이 있으며, 미국특허번호 4864276호에서는 3개의 전기자 코일중 1개를 다른 것 보다 작게 형성한 것이 개시되었다.

그러나 출력축에 편심판을 설치한 것은 이동통신기를 얇게 하는 것이 어렵고, 균등 배치한 3개의 전기자 코일의 일부를 삭제 혹은 1개의 전기자 코일을 작게 한 것으로는 전체적으로 원반형이 되어 버리는 것에는 변함이 없기 때문에 회전시에 발생하는 원심력이 작아져 주파수가 높은 나쁜 진동이 되어 버리는 문제점과 자속의 누설량이 증가함으로 인해 모터의 효율이 낮아져 소비전력 증가의 요인이 되었다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이 대한민국 공개특허공보 공개번호 1999-013455호에서는 편평 코어리스 진동모터를 구성함에 있어서 축(14)를 중심으로 하여 복수개의 전기자 코일(11)을 한쪽에 배치하고, 합성수지로 일체 성형하여 이루어진 편심로터(10)를 구성하는 상기 합성수지로 외주측을 밀도 5 이상의 고밀도 복합 엔지니어링 플라스틱(12)으로 하고, 내측을 밀도 1.8 이하의 수지(13)로 하여 마그넷의 외경을 상기 편심 로터(10)의 회전외경보다 작게 하고, 이 편심 로터(10)의 외주 마그넷측에 상기 고밀도 복합 엔지니어링 플라스틱으로 된 돌출부를 두어, 이 돌출부의 적어도 일부를 상기 마그넷의 외주와 하우징과의 공간에 배치하여 구성한 것이 개시되었다.

그러나 이와 같은 구성의 종래기술은 전기자 코일(11) 내부에 공극을 둠으로써 도 5에 도시된 바와 같이 자속의 누설량이 증가되어 모터의 효율이 저하되므로 소비전력이 증가하고 결과적으로 배터리의 충전 후 사용되는 시간을 단축하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 본 고안은 이동 통신용 단말기기의 크기와 두께를 최소화하며, 무게를 경량화하고, 모터의 효율을 상승시켜 배터리의 사용 시간을 극대화하도록 하는 자심을 삽입한 편평형 진동모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안이 적용된 편평형 진동모터의 단면 구성도.

도 2는 본 고안 편심 로터의 구성상태 평면도.

도 3은 자심이 삽입 설치된 코일의 자기장

도 4는 종래의 편심 로터의 구성상태 평면도.

도 5는 자심이 삽입되지 않은 코일의 자기장

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 편심 로터 110: 축

120: 전기자 코일 130: 베어링

140: 케이스 150: 브래킷

160: 마그넷 170: 브러쉬

180: 정류자 200: 자심(코어)

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는 전기자 코일의 안쪽 공극 부분에 소프트 페라이트 또는 규소강판 등 투자율이 높은 자심 물질로 된 코어를 삽입 설치하여 자속의 누설량을 극소화 하므로서 전력 소모량을 줄이는 동시에 모터의 소형화로 이동통신기기의 크기를 작게 설계 가능하도록 함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 고안을 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 편편형 진동모터의 단면도이고, 도 2는 본 고안 편심로터의 평면구성도로서 일측으로 편심된 편심로터(100)가 축(110)을 중심으로 설치된 구조이다.

즉, 본 고안은 복수개의 전기자 코일(120)을 한쪽으로 치우치게 배치한 편심로터(100)와 상기 편심로터(100)의 중심에 배치된 축(110)과 상기 축(110) 및 베어링(130)을 통해서 상기 편심로터(100)를 회전이 자유롭게 지지하는 케이스(140), 브래킷(150)으로 된 하우징으로 구성된다.

또한 상기 하우징의 일부인 브래킷(150)에 고정 설치되어 있는 것으로 상기 편심 로터(100)에 자속을 공급하는 마그넷(160)과 상기 마그넷(160)의 안쪽 브러시 베이스를 사이에 두고 배치된 브러시(170)와 상기 브러시(170)의 선단이 미끄럼 접촉하도록 상기 편심로터(100)의 마그넷(160) 측 일면에 배치된 정류기(180)로 이루어져 있다.

상기 편심로터(100)는 외주에는 고밀도 복합엔지니어링 플라스틱으로 일체로 형성된 구조로서 전기자 코일(120)이 권선되어 있다.

상기 전기자 코일(120)의 중심부에는 소프트 페라이트 또는 규소강판 등으로 구성된 자심(200)이 삽입되어 있다.

상기 자심(200)이 전기자 코일(120)에 작용하여 자속을 단속하므로서 모터의 전체적인 효율이 향상되도록 하는 것이다.

즉 도 3에 도시된 바와 같이 코일(120)의 중심에 자심(200)이 설치된 경우 더욱 큰 자속밀도를 갖게 되므로 모터의 효율성을 증가시키게 된다.

모터의 발생 토오크는 다음식으로 나타낸다.

τ= F × d

= K_Fd IB

τ: Torque [Nm]

K_F: 비례정수[N㎡/Awb]

d : 모터 회전자의 반경[m]

I : 전기자 코일에 유입되는 전류 [A]

B : 자속밀도 [Wb/㎡]

상기 식에서와 같이 자속밀도 B 는 μH 로서 투자율(μ)에 정비례한다.

H : 자계(磁界)[A/m] μ : 투자율[H/m]

따라서 τ 는 투자율(μ)에 정비례하게 되므로 투자율이 높은 자심재료의 사용에 의해 자기 누설 손실을 줄일 수 있게 됨이 명백하므로 결과적으로 모터의 효율이 향상되는 것이다.

실시예로서 코어가 있는 경우와 코어가 없는 경우를 비교 시험한 결과는 코어가 있는 경우 다음과 같은 차이를 보였다.

let) K_T= K_E

K_T=① core 있을 때 K_T①=

② core 없을 때 K_T②=

,

let) core 없을 때 W_②=, V = 2.5,

K_E②= 1.03 ×10^-3, R = 8

따라서 i_②=

T_②=

core 있을 때 W_①=

따라서,

손실: core가 있을 때 i²R = 0.121 (W)

core가 없을 때 i²R = 0.253 (W)

효율: core가 있을 때입력전력= 0.308 (W)

core가 없을 때입력전력= 0.445 (W)

즉, 종래와 같이 자심(core)이 설치되지 않은 경우;

입력전압이 2.5 V 이고, 저항값이 8옴(Ω)이며, 코아가 없을 때의 회전속도를 10000rpm으로 할 경우 이때 필요한 토크는 1.83 ×10^-4Nm이고, 이때 입력 전류는 0.178 A이며, 효율은 43.15%, 입력전력은 0.445 W 임을 알 수 있었다.

그러나 본 고안과 같이 전기자 코일의 중심부에는 소프트 페라이트 또는 규소강판 등으로 구성된 자심(core)이 삽입 설치된 경우;

동일한 조건에서 실험한 결과 회전속도가 9716 rpm으로 떨어졌으며, 전류는 0.123 A가 되고, 효율은 60.65%로서 입력전력은 0.308 W임이 확인되여 결과적으로 모터의 효율이 상승됨을 알 수 있었다.

이상 살펴본 바와 같이 본 고안은 편평형 진동모터에 있어서 전기자 코일의 구조를 개량하여 종전의 전기자 코일 내부에 공극을 두어 자기의 누설 손실이 많았던 문제점을 해결하기 위한 것으로 소프트 페라이트 또는 규소강판 등 자심을 삽입하여 자기 누설 손실을 감소시켜 효율을 향상하도록 한 것으로 휴대용 단말기의 성능을 좌우하는 밧데리의 성능을 높여주는 잇점이 있는 것으로 매우 유용한 기술인 것이다.

Claims (2)

1. 전기자 코일(120)을 한 쪽에 배치하고 합성수지로 일체로 성형하여 이루어진 편심 로터(100)와; 상기 편심 로터(100)의 중심에 배치된 축(110)과; 상기 축을 통해서 상기 편심 로터(100)를 회전이 자유롭게 지지하는 하우징과; 상기 하우징의 일부에 배치되어 상기 편심 로터(100)에 자속을 공급하는 마그넷(160)과; 상기 마그넷(160)의 내측에 상기 하우징의 일부에 배치된 브러시(170)와; 상기 브러시의 선단과 미끄럼 접촉되도록 상기 편심 로터(100)에 배치된 정류기(180)를 구비한 편평형 진동모터에 있어서,

   상기 전기자 코일(120) 안쪽 공극에는 소프트 페라이트 또는 규소강판 등 투자율이 높은 자심(200)을 삽입 구성하여 자속의 누설량을 극소화하여 모터의 효율을 극대화시키도록 함을 특징으로 하는 자심을 삽입한 편평형 진동모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전기자 코일(120)의 안쪽 공극에 설치되는 자심(200)은 코일(120)의 일부분에만 설치되어 구성됨을 특징으로 하는 자심을 삽입한 편평형 진동모터.