KR200268109Y1 - 편평형 무정류자 진동모터 - Google Patents

편평형 무정류자 진동모터 Download PDF

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Abstract

본 고안은 이동통신용 단말기 등의 내부에 설치되어 진동신호를 발생시키는 편평형 진동모터(vibration motor)에 관한 것으로, 브러시와 정류자를 갖는 브러시형(brush type) 진동모터 대신 브러시와 정류자가 없는 무정류자형(brushless type) 진동모터를 사용하도록 하고, 영구자석 회전자의 외주면 일측에 편심수단을 설치하고, 진동모터의 내부에 한 쌍 이상의 홀소자를 설치하여 진동모터를 기동 및 운전시킬 수 있도록 하고, 모터 제어기는 진동모터의 내부 공간에 설치하거나 또는 외장시켜 사용할 수 있도록 하고, 고정자 코일의 배치구조를 개량하여 자속 손실을 줄이고 아울러 불기동점(不起動點)이 없도록 함으로써 진동모터의 기동불량 및 운전불량을 방지하고 성능과 효율은 더욱 향상시킨 것이다.

Description

편평형 무정류자 진동모터{Flat noncommutator vibration motor}
본 고안은 이동통신용 단말기 등의 내부에 설치되어 진동신호를 발생시키는 편평형 진동모터(vibration motor)의 개량에 관한 것으로, 상세하게는 브러시와 정류자를 갖는 브러시형(brush type) 진동모터 대신 브러시와 정류자가 없는 무정류자형(brushless type) 진동모터를 사용하도록 하고, 영구자석으로 된 회전자의 외주면 일측에 편심수단을 설치하고, 진동모터의 내부에 한 쌍 이상의 홀소자(hall sensor)를 설치하여 진동모터를 기동 및 운전시킬 수 있도록 하고, 모터 제어기는 진동모터의 내부 공간에 설치하거나 또는 외장시켜 사용할 수 있도록 하고, 고정자 코일의 배치구조를 개량하여 자속 손실을 줄이고 아울러 불기동점(不起動點)이 없도록 함으로써 진동모터의 기동불량 및 운전불량을 방지하고 성능과 효율은 더욱 향상시킨 것이다.
일반적으로 휴대폰과 같은 이동통신단말기의 내부에는 진동으로 착신기능을 수행하는 진동모터가 사용되고 있으며, 이동통신단말기의 소형경량화, 저전력화에 따라 두께와 크기를 크게 감소시킨 동전형상(coin type)의 편평형 진동모터가 널리 사용되고 있다.
편평형 진동모터는 크게 고정부재인 영구자석과 회전부재인 로터로 구성되며, 전원(+.-)과 로터간의 전기적 연결은 통상 브러시와 정류자로 달성하고 있다.
초기에는 상기 진동모터의 출력축에 편심판을 설치하거나, 3개의 전기자 코일을 서로 중첩되지 않도록 설치하고 동시에 전체적으로 평면이 일측으로 편심되게구성한 부채형 회전자로 진동을 달성한 것도 있다.
상기 부채형 진동모터는 복수 개의 전기자 코일을 한 쪽으로 치우치게 배치시킨 편심 회전자와, 편심 회전자의 중심에 설치되는 축봉과, 상기 축봉 및 베어링으로 편심 회전자가 자유로이 회전할 수 있게 지지하는 축 베어링 및 케이스와, 브라켓으로 된 하우징과, 상기 브라켓에 설치되어 편심 회전자에 자속을 공급하는 도넛형상의 영구자석과, 영구자석의 안쪽에 브러시 베이스를 사이에 두고 배치된 브러시와, 브러시의 선단이 미끄럼 접촉할 수 있도록 상기 편심 회전자의 일면에 배치되는 정류자로 구성된다.
상기 진동모터는 복수 개의 전기자 코일을 한 쪽으로 치우치게 배치한 편심 회전자가 회전을 하고, 영구자석은 고정되고, 정류자와 브러시를 통하여 구동전원이 공급되는 이른바 브러시 모터를 사용하게 되므로 여러가지의 문제점이 발생된다.
즉, 진동모터의 직경이 10㎜ 전.후의 소형이므로 브러시 및 정류자의 구조가 약하고 내구성이 떨어져 수명이 짧을 뿐 아니라, 브러시와 정류자의 제조 또한 어렵기 때문에 원가가 상승하며, 접점구조에 의해 발생되는 스파크와 노이즈는 각종 전자기기의 동작에 악영향을 미치고 있는 사실은 익히 알려진 바이다.
이동통신단말기 등에 사용되는 기존의 진동모터 또한 예외없이 편심 분동자를 갖는 브러시 모터를 사용하게 되므로 위와 같은 문제점이 야기되며, 문제의 해결 방편으로 고작 노이즈 필터 등을 사용하고 있는 실정이다.
또한, 기존의 진동모터는 회전자 코일 사이에 공극이 크게 발생되고 자속 누설량이 큰 편이므로 진동모터의 효율이 저하되고 소비전력이 증가하여 결과적으로 이동통신단말기의 사용시간을 단축시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 고안은 이동통신용 단말기에 사용하는 진동모터(vibration motor)로 브러시와 정류자가 없는 편평형 무정류자(brushless type) 진동모터를 제공함에 목적이 있다.
또한, 2개 또는 3개의 계자코일이 고정되는 진동모터의 스테이터 주변에 수납공간을 확보한 다음 영구자석 회전자의 자극과 자극위치를 검출(감지)하는 한 쌍 이상의 홀소자를 설치하여 진동모터의 기동(起動)과 운전(구동)을 달성할 수 있도록 하고, 진동모터 제어기는 상기 수납공간에 내장시키거나 또는 외장시켜 사용할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
또한, 상기 홀소자는 진동모터 제어용 직접회로(IC) 소자에 일체형으로 단일화 함으로써 전체회로를 간소화하고 제조원가를 절감하도록 함을 목적으로 한다.
또한, 고정자 코일의 배치구조를 개량하여 자속 손실을 줄이고 아울러 계자코일을 겹쳐지게 설치하거나, 또는 계자코일의 경계부분과 축봉의 중심에서 바깥으로 향하는 가상선이 일치하지 않도록 하여 불기동점(不起動點)이 없도록 함으로써 진동모터의 기동불량을 방지하고 성능과 효율은 크게 향상시키도록 함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 연성자성체로 구성되는 상.하 케이스와, 2극 이상의 도너츠형 영구자석으로 된 회전자와, 영구자석의 이면에 접합되는 연성자성체와, 회전계자를 발생시켜 영구자석을 회전시키는 고정자 계자코일과, 영구자석이 베어링으로 축 설치되는 축봉과, 상기 축봉과 계자코일이 고정되는 절연 스테이터와, 영구자석의 자극과 자극위치를 검출(감지)하는 한 쌍 이상의 홀소자와, 진동모터의 전체적인 제어를 담당하는 모터 제어기와, 영구자석의 외주면 일측에 고정되는 편심수단으로 무정류자 진동모터를 구성하도록 한다.
또한, 절연 스테이터의 일측에 수납공간을 형성한 다음 좌/우 한 쌍 이상의 홀소자를 설치하거나, 홀소자가 접속되는 모터 제어기를 수납 설치하거나, 모터 제어용 직접회로 소자에 원칩형으로 단일화 되는 한 쌍 이상의 홀소자 설치하여 회전자 영구자석의 자극(자극변동)과 자극위치를 검출(감지) 및 제어하도록 한다.
또한, 계자코일이 축봉의 중심으로부터 바깥으로 향하는 가상선과 일치하거나 평행하지 않도록 하거나 또는 이웃하는 계자코일이 서로 겹쳐지게 설치하여 불기동점(不起動點)이 없도록 한다.
또한, 영구자석의 외주면 일측에 접합하는 편심수단 대신 영구자석을 축봉과 편심되게 설치하여 진동을 달성할 수 있다.
그리고, 진동모터 제어기는 홀소자와, 홀소자로부터 입력되는 신호를 비교/출력하는 오피앰프와, 모터의 기동과 운전을 제어하는 제어부와, 복수 개의 모터 드라이버와, 상기 모터드라이버에 각각 접속되는 계자코일로 구성하고, 제어부는 홀소자로부터 입력되는 신호를 정형하는 파형정형회로와, 파형정형 된 신호를 바탕으로 계자코일의 통전순위를 설정하는 로직회로와, 로직회로부터의 통전타이밍 신호 및 출력듀티를 설정하는 듀티설정회로와, 출력듀티신호에 의하여 계자코일의 통전방향을 결정/전환하는 스위칭수단으로 구성된다.
도 1 : 본 고안 진동모터의 외관 사시도.
도 2 : 본 고안 진동모터의 단면 구성도.
도 3 : 본 고안 진동모터의 평면도.
도 4 내지 도 7 : 본 고안 진동모터의 다른 실시 예 평면도.
도 8 : 본 고안 진동모터의 다른 실시 예 종단면도.
도 9 : 본 고안에서 편심수단이 설치된 영구자석(회전자)의 평면도.
도 10 : 본 고안 진동모터 제어기 회로 블럭도.도 11 : 2개의 계자코일을 사용한 본 고안 진동모터의 다른 실시예 평면도.도 12 : 본 고안 도 11의 단면 구성도.도 13 : 본 고안 도 11에 도시한 진동모터의 제어 회로 블럭도.도 14 : 본 고안 도 12에 의한 제어 회로 블럭도의 타이밍 챠트도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(2)(2a)--진동모터 (4)(6)--케이스
(8)--영구자석 (10)--연성자성체
(12)--축 베어링 (14)--축봉
(16)--절연 스테이터 (18)(18a)--진동모터 제어기
(20)--급전단자 (22)--수납공간
(24)--편심수단 (H1)(H2)--홀소자
(C1)(C2)(C3)(C4)(C5)--계자코일 (O)--가상선(D1)(D2)(D3)(D4)(D5)--계자코일 드라이버(Da)(Ea)(Fa)(Ga)--드라이버 출력단자
이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 고안에서 제공하고자 하는 진동모터는 브러시와 정류자가 삭제된 편평형 무정류자(brushless type) 진동모터(2)로, 도 1은 요부 외관 사시도이고, 도 2는 그 단면도이다.
본 고안 진동모터(2)는 연성자성체로 구성되는 상.하 케이스(4)(6)와, 회전자인 도너츠형 영구자석(8)의 이면이 접합되는 연성자성체(10)와, 회전계자를 발생시켜 영구자석(8)을 회전시키는 고정자 계자코일(C1)(C2)(C3)과, 연성자성체(10)의 중심 축공에 결합되는 축 베어링(12)과, 상기 축 베어링(12)의 중심공에 결합되는 축봉(14)과, 상기 축봉(14)과 계자코일(C1)(C2)(C3)이 고정되는 절연 스테이터(16)와, 영구자석(8)의 자극과 자극위치를 검출하는 한 쌍 이상의 홀소자(H1)(H2)와, 진동모터(2)의 전체적인 제어를 담당하는 모터 제어기(18)와, 진동모터(2) 및 모터 제어기(18)로 동작전원과 외부제어신호를 전달하는 급전단자(20)와, 홀소자(H1)(H2) 홀로 또는 홀소자(H1)(H2)와 모터 제어기(18)가 함께 수납되는 수납공간(22)과, 영구자석(8)의 외주면에 고정되는 편심수단(24)으로 구성된다.
본 고안에서 케이스(4)(6)와 연성자성체(10)는 자석을 가까이 하면 자화되고, 자석이 제거되면 자력을 상실하는 성질의 자성체이며, 케이스(4)(6)는 내부의 부분품을 보호하기도 하지만 자기차폐(magnetic shield)도 담당한다.
미 설명 부호 (26)은 와셔이다.
상기에서 2극 이상의 자극(N극과 S극)이 교대로 배치되는 영구자석(8)은 스테이터(8)와 마주보도록 설치되며 모터 제어기(18)에 의한 계자코일(C1)(C2)(C3)의 자계발생 순서에 따라 회전방향이 결정된다.
연성자성체(10)는 영구자석(8)의 계자(磁界)가 영구자석(8)의 후방으로 유실되는 것과 계자교란을 방지하게된다.
그리고, 도 4와 같이 수납공간(22)에 홀로, 또는 도 3과 같이 모터 제어기(18)와 함께, 또는 도 5와 같이 진동모터 제어용 직접회로(IC) 소자에 원칩(one chip)형으로 단일화되는 한 쌍 이상의 홀소자(H1)(H2)는 영구자석(8)과 마주 보도록 설치되며, 영구자석(8)의 자극변동이나 자극위치를 검출한 다음 모터 제어기(18)로 입력하게 된다.
즉, 회전자의 위치를 검출하여 그 신호를 모터 제어기(18)로 입력하게 된다.
모터 제어기(18)는 상기 입력신호를 바탕으로 진동모터(2)가 기동될 때 계자코일(C1)(C2)(C3)로 인가되는 전원공급 순서를 결정하여 기동 및 운전시키게 되며, 모터 제어기(18)는 도 3, 도 5와 같이 수납공간(22)에 홀소자(H1)(H2)와 더불어 설치하는 방법으로 진동모터(2)에 내장시키거나 아니면 도 4와 같이 진동모터(2)의 외부에 위치시킨 다음 홀소자(H1)(H2)와 전기적으로 연결하면 될 것이다.
회전자는(로터)는 축봉(14)과 축 베어링(12)과, 영구자석(18)과, 영구자석(18)의 일측 외주면에 고정(접착)되는 편심수단(분동)(24)으로 구성되며, 축 베어링(12)의 경우 대체로 메탈 베어링을 사용하고 있다.
상기 계자코일(C1)(C2)(C3)은 미세한 직경을 갖는 도전성 와이어(에나멜선 등)를 일정한 형태로 권선시킨 것으로, 물론 코어(core)를 사용하거나 코어를 삭제할 수 있으며, 상부의 영구자석(8)과 대응되는 스테이터(16)에 적어도 2개 또는 바람직하기로는 3개가 설치된다.
그리고, 계자코일(C1)(C2)(C3)과 축봉(14)은 절연재 스테이터(16)에 인서트 사출로 성형되며, 계자코일(C1)(C2)(C3)의 끝단부는 단자(20)를 경유하여 모터 제어기(18)에 접속된다.
상기에서 영구자석의 외주면에 고정하는 편심수단(24)의 설치각도(θ)는 180°이상인 경우 진동력이 떨어지고, 20°~ 30°미만으로 하는 경우 진동모터의 효율이 떨어지고 과부하의 요인이 되므로, 본 고안에서는 도 9와 같이 180°보다 훨씬 적으면서 20°~ 30°보다는 훨씬 큰 각도인 100°전후의 범위로 형성함이 바람직하며, 계자코일(C1)(C2)(C3)의 설치 각도 합은 180°를 상회하도록 하여 영구자석(8)이 충분한 자계로 원활히 회전할 수 있도록 한다.
편심수단(24)인 분동은 통상 비중이 높은 재질의 중량체로서 회전자인 영구자석(8)의 외주면에 접합 고정되는 만큼 비자성 금속이나, 비금속의 중량체로 구성하여 영구자석(8)의 자계에 영향을 주지 않도록 한다.
그리고, 편심수단(24)을 중량체로 한 것은 진동을 유발시키기에 충분한 편심량을 얻을 수 있도록 하기 위함이며, 물론 분동없이 영구자석(8)을 축봉(14)으로부터 편심되게 설치하여 구성할 수도 있을 것이다.
본 고안에서 회전자 영구자석(8)을 편심되게 설치하여 진동모터(2)를 구성하는 경우, 별도의 편심수단(분동)을 삭제할 수 있으므로 소형화 추세에 부응하는 소형 진동모터를 제조할 수 있다.
그리고, 편심수단(24)은 영구자석(8)의 외주면 아무 위치에 고정하면 되므로 고정위치 설정이 불필요하여 제조가 쉬운 장점이 있다.
본 고안 스테이터(16)는 편중 설치되는 계자코일(C1)(C2)(C3)에 의해 일측에 수납공간(22)이 형성되며, 상기 수납공간(22)에 한 쌍 이상의 홀소자(H1)(H2) 또는 홀소자(H1)(H2)가 결합된 모터 제어기(18)를 설치할 수 있게된다.
본 고안에서 도 3과 같이 계자코일(C1)(C2)(C3)과 계자코일(C1)(C2)(C3) 사이의 경계부가 축봉(14)의 중심으로부터 바깥으로 향하는 가상선(O)과 일치하거나 평행하는 경우 불기동점이 발생될 수 있으므로 도 6, 도 7과 같이 계자코일(C1)(C2)(C3)이 축봉(14)의 중심으로부터 바깥으로 향하는 가상선(O)과 일치하거나 평행하지 않도록 형상화하여 스테이터(16)에 배치함으로써 불기동점(不起動點)이 없어지고 진동모터(8)의 기동불량이 방지된다.
또한, 계자코일(C1)(C2)(C3)을 설치할 때, 도 8과 같이 서로 이웃하는 부분의 계자코일(C1)(C2)이 상.하로 겹쳐지게 설치하고, 다른 계자코일(C2)과 그 이웃하는 또 다른 계자코일(C3)도 마찬가지로 상.하로 겹쳐지게 설치하여 계자코일(C1)(C2)(C3) 사이의 평면적인 경계부가 없어지게 함으로써 불기동점(不起動點)이 없어지고 진동모터(8)의 기동불량이 방지되며, 아울러 진동모터(2)의 효율이 향상된다.
도 10은 본 고안 일 실시 예로 도시한 모터 제어기(18)의 회로도로, 홀소자(H1)(H2)와, 홀소자(H1)(H2)로부터 입력되는 신호를 비교 출력하는 오피앰프(OP1~OP4)와, 오피앰프(OP1~OP4)로부터 입력되는 신호를 바탕으로 진동모터(2a)의 기동과 운전을 제어하는 제어부와, 제어부의 출력를 증폭하는 복수의 모터 드라이버(D1)(D2)(D3)와, 모터 드라이버(D1)(D2)(D3)의 출력에 각각 연결되는 계자코일(C1)(C2)(C3)로 구성된다.
상기 제어부는 홀소자(H1)(H2)로부터 입력되는 신호를 정형하는 파형정형회로(슈미트 트리거 회로)와, 파형정형된 신호를 바탕으로 계자코일(C1)(C2)(C3)의 통전순위를 설정하는 로직회로와, 로직회로부터의 통전타이밍 신호 및 출력듀티를 설정하는 듀티설정회로와, 출력듀티신호에 의하여 계자코일(C1)(C2)(C3)의 통전방향을 결정/전환하는 스위칭회로가 내장된다.
아래 표 1은 회전자인 영구자석(8)의 자극수를 6극으로 예를 들어 영구자석(8)의 자극이나 자극위치에 따른 홀센서(H1)(H2)의 신호출력도이다.
(표 1) 홀센서로 6극 영구자석의 극성을 감지하여 출력되는 신호예시표.
어드레스 1 2 3 4 5 6
H1 0 H H H H
1 H H H H
H2 2 H H H
3 H H H
출 력 C1 C3 C1 C2 C3 C2
상기 표 1을 예로 진동모터(2)의 기동상태와 운전상태를 설명하면 다음과 같다.
정지된 영구자석(8)의 위치에 의해 홀센서(H1)의 1번 어드레스와 다른 홀센서(H2)의 2번 어드레스로 'H'신호('H' 엑티브)가 출력되면 C1 계자코일로 전원이 공급되어 진동모터(2)가 기동 및 운전되고, 홀센서(H1)의 0, 1번 어드레스와 다른홀센서(H2)의 2번 어드레스로 'H'신호('H' 엑티브)가 출력되면 C2 계자코일로 전원이 공급되어 진동모터(2)가 기동 및 운전된다.
상기 예는 일 예로 든 것이며, 영구자석(8)의 극수나 프로그램에 따라 출력상태가 달라지거나 달리할 수 있음은 물론이다.한편, 도 11은 2개의 계자코일(C4)(C5)을 절연 스테이터(16)의 양측에 배치시켜 본 고안 진동모터(2a)를 달성할 수 있음을 도시한 것이고, 도 12는 그 단면도로, 대부분의 구성이 3개의 계자코일(C1)(C2)(C3)을 사용한 진동모터(2)와 동일시 되나, 2개의 계자코일(C4)(C5)을 사용하게되므로 계자코일(C4)(C5)이 배치되는 위치가 상이하며, 2개의 계자코일(C4)(C5)로 제어전원을 공급하는 회로와 회전자(영구자석)을 원활히 회전시키기 위한 제어 타이밍이 달라지게된다.즉, 연성자성체로 구성되는 상.하 케이스(4)(6)와, 회전자인 도너츠 형상의 영구자석(8)의 이면이 접합되는 연성자성체(10)와, 회전계자를 발생시켜 영구자석(8)을 회전시키는 고정자 계자코일(C4)(C5)과, 연성자성체(10)의 중심 축공에 결합되는 축 베어링(12)과, 상기 축 베어링(12)의 중심공에 결합되는 축봉(14)과, 상기 축봉(14)과 계자코일(C4)(C5)이 고정되는 절연 스테이터(16)와, 영구자석(8)의 자극과 자극위치를 검출하는 한 쌍 이상의 홀소자(H1)(H2)와, 진동모터(2)의 전체적인 제어를 담당하는 모터 제어기(18a)와, 진동모터(2) 및 모터 제어기(18a)로 동작전원과 외부제어신호를 전달하는 급전단자(20)와, 홀소자(H1)(H2) 홀로 또는 홀소자(H1)(H2)와 모터 제어기(18a)가 함께 수납되는 수납공간(22)과, 영구자석(8)의 외주면에 고정되는 편심수단(24)으로 구성된다.상기에서 진동모터(2a)의 원활한 동작을 위하여 절연 스테이터(16)의 양측 중앙에 계자코일(C4)(C5)이 각각 위치하도록 배치하여도 되나 절연 스테이터(16)의 일측에 수납공간(22)이 위치하게되므로 수납공간(22)을 비켜 다소 상승된 위치의 절연 스테이터(16) 부분에 위치하게 된다.상기 계자코일(C4)(C5)은 수직 중심선을 기준으로 절연 스테이터(16)의 양측에 대칭구조로 설치되며, 수납공간(22)과 홀소자(H1)(H2)의 위치를 확보하면서 진동모터(2a)의 기동과 운전에 지장이 없도록 일측 계자코일(C4)의 배치각도(θ1)는 90°전.후로 함이 바람직하며, 계자코일(C4)과 수직 중심선의 각도(θ2)는 15°전.후로 형성함이 바람직하다.상기에서 2극 이상의 자극(N극과 S극)이 교대로 배치되는 영구자석(8)은 스테이터(8)와 마주보도록 설치되며 모터 제어기(18a)에 의한 계자코일(C4)(C5)의 자계발생 순서(타이밍)에 따라 기동 및 운전방향(회전방향)이 결정된다.그리고, 수납공간(22)에 홀로, 또는 모터 제어기(18a)와 함께, 또는 진동모터(2a) 제어용 직접회로(IC) 소자에 원칩(one chip)형으로 단일화되는 한 쌍 이상의 홀소자(H1)(H2)는 영구자석(8)과 마주 보게 설치되며, 영구자석(8)의 자극변동이나 자극위치(회전자 위치)를 검출한 다음 모터 제어기(18a)로 입력하게 된다.도 13은 본 고안 다른 실시예로 도시한 진동모터(2a)의 제어 회로 블럭도로, 도 10에 도시된 회로 블럭도와 거의 동일시 되나, 제어부의 출력에 접속되는 계자코일(C4)(C5)이 2개 인점과 계자코일(C4)(C5)의 N,S 자극을 교번 생성시켜야 하는 점을 감안하여 극성(+)(-) 변환기능을 갖는 드라이버(D4)(D5) 역시 2개로 구성되며, 상기 드라이버(D4)(D5)의 출력에는 계자코일(C4)(C5)이 각각 접속된다.모터 제어기(18a)는 홀소자(H1)(H2)로부터 입력되는 회전자의 위치를 토대로 진동모터(2a)가 기동 및 운전될 때 계자코일(C4)(C5)로 인가되는 전원의 극성(+)(-) 전환(변환)시기를 결정하여 기동 및 운전시키게 되며, 모터 제어기(18a)는 앞서 기술한 바와 같이 수납공간(22)에 홀소자(H1)(H2)와 더불어 설치하는 방법으로 진동모터(2a)에 내장시키거나, 아니면 진동모터(2a)의 외부에 위치시킨 다음 홀소자(H1)(H2)와 전기적으로 연결하면 될 것이다.그리고, 제어부는 홀소자(H1)(H2)로부터 입력되는 신호를 정형하는 파형정형회로와, 파형정형된 신호를 바탕으로 계자코일(C4)(C5)의 통전순위 및 전원극성(+)(-) 전환(변환)시기를 결정하는 로직회로와 스위칭회로가 내장된다.상기 드라이버(D4)는 제어부의 출력에 접속된 단자(D)(E)의 출력상태에 따라 계자코일(C4)로 공급되는 전원의 극성(+)(-)이 바뀌고 계자코일(C4)의 자계(磁界)도 바뀌게 되며, 또 다른 드라이버(D5)도 제어부의 출력에 접속된 단자(F)(G)의 출력상태에 따라 계자코일(C5)로 공급되는 전원의 극성(+)(-)이 바뀌고 계자코일(C5)의 자계도 바뀌게 된다.예컨데, 제어부의 출력단자(D)로 'H'신호('H' 엑티브)가 출력되고, 제어부의 출력단자(E)로 'L'신호('L' 엑티브)가 출력되면, 드라이버(D4)의 출력단자(Da)로 (+)극성의 전원이 출력되고, 드라이버(D4)의 다른 출력단자(Ea)로 (-)극성의 전원이 출력되며, 이러한 상태의 전원이 출력되는 기간동안 계자코일(C4)로 S극의 자계가 발생된다.반대로, 제어부의 출력단자(D)로 'L'신호가 출력되고, 제어부의 출력단자(E)로 'H'신호가 출력되면, 드라이버(D4)의 출력단자(Da)로 (-)극성의 전원이 출력되고, 드라이버(D4)의 다른 출력단자(Ea)로 (+)극성의 전원이 출력되며, 이러한 상태의 전원이 출력되는 기간동안 계자코일(C4)로 N극의 자계가 발생된다.또한, 제어부의 출력단자(F)로 'H'신호('H' 엑티브)가 출력되고, 제어부의 출력단자(G)로 'L'신호('L' 엑티브)가 출력되면, 드라이버(D5)의 출력단자(Fa)로 (+)극성의 전원이 출력되고, 드라이버(D5)의 다른 출력단자(Ga)로 (-)극성의 전원이 출력되며, 이러한 상태의 전원이 출력되는 기간동안 계자코일(C5)로 S극의 자계가 발생된다.반대로, 제어부의 출력단자(F)로 'L'신호가 출력되고, 제어부의 출력단자(G)로 'H'신호가 출력되면, 드라이버(D5)의 출력단자(Fa)로 (-)극성의 전원이 출력되고, 드라이버(D5)의 다른 출력단자(Ga)로 (+)극성의 전원이 출력되며, 이러한 상태의 전원이 출력되는 기간동안 계자코일(C5)로 N극의 자계가 발생된다.도 14는 본 고안 다른 실시예로 도시한 진동모터(2a)의 기동 및 운전을 위한 타이밍 챠트도이다.즉, 홀소자(H1)로 입력되는 회전자의 초기위치신호가 N(N1)극이면 제어기(18a)에 의해 계자코일(C4)로 전원이 공급되어 S자계가 발생되고 인력이 발생되므로 회전자가 계자코일(C4)방향으로 회전하게되며, 회전자가 60°가량 회전한 상태에서 반대편 계자코일(C5)로 전원이 공급되어 N자계가 발생되고 인력에 의해 회전자의 S자극(S1)이 접근하게 되며, 이러한 방법으로 기동이 이루어지면 계자코일(C4)(C5) 간에 발생되는 30°의 위상차에 의해 자계가 계속적으로 바뀌게 되므로 진동모터(2a)가 기동되고 또한 편심회전된다.상기 다른 실시 예의 경우 2개의 계자코일(C4)(C5)로 구성되므로, 고정자와 제어회로를 간소화할 수 있고 제조원가와 중량을 줄일 수 있게된다.본 고안에서 영구자석(8)의 N,S 자극을 감지하는 수단으로 감자성(感磁性) 소자의 일종인 홀센서를 사용하는 것으로 예를 들었으나, 물론 홀센서 이외에도 리드스위치, 자기저항소자, 감온자성(感溫磁性)소자, 자기 다이오드, 자기 트랜지스터, 자기 사이리스터와 같은 감자성소자를 사용할 수 있으며, 이외에도 광센서나 이미지센서 또는 근접센서 등을 사용할 수 있다.상기 광센서나 이미지센서 또는 근접센서를 사용하는 경우 이들 센서와 대응하는 영구자석의 면에 배치구조를 갖는 복수 개의 반사판이나, 색도 또는 반사율차이에 의한 배치구조를 갖는 이미지 반사판이나, 근접센서가 감지할 수 있는 피근접감지수단을 설치하면 될 것이다.
이상과 같이 설명한 본 고안은 본 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
이상과 같이 본 고안은 브러시와 정류자를 갖는 브러시형(brush type) 진동모터 대신 브러시와 정류자가 없는 무정류자형(brushless type) 진동모터를 사용하도록 함으로써 종전 브러시 모터가 갖는 결점, 이를테면 소형의 브러시 및 정류자의 내구성 약화와 수명 단축 및 접점구조에 의한 스파크 및 노이즈 발생이 방지되고 제조가 용이한 효과가 있다.
또한, 불기동점이 없어져 기동불량이 방지되고 계자코일의 경계부가 보다 협소하거나 평면적인 경계부가 삭제되어 자속 누설량이 크게 감소되어 진동모터의 소비전력이 감소되고 효율이 향상되어 결과적으로 이동통신단말기의 사용시간을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.또한, 2개의 계자코일로 구성되는 다른 실시 예의 경우 고정자와 제어회로가 간소화되어 제조원가와 중량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 모터 제어기는 진동모터의 내부 수납공간에 설치할 수 있으므로 공간활용도가 우수하며, 모터 제어용 직접회로 소자와 홀소자를 원칩화하여 제조원가가감소되고 동작 신뢰도가 향상되는 등의 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 상.하 케이스의 내부에 로터와 스테이터와 편심수단으로 구성되는 진동모터에 있어서; 2극 이상의 도너츠형 영구자석(8)으로 된 회전자와, 영구자석(8)의 이면에 접합되는 연성자성체(10)와, 회전자계를 발생시켜 축 설치된 영구자석(8)을 회전시키는 고정 계자코일(C1)(C2)(C3)과, 축봉(14)과 계자코일(C1)(C2)(C3)이 고정되는 절연 스테이터(16)와, 영구자석(8)의 자극과 자극위치를 검출하는 한 쌍 이상의 홀소자(H1)(H2)와, 진동모터(2)의 전체적인 제어를 담당하는 모터 제어기(18)와, 영구자석(8)의 외주면 일측에 고정되는 편심수단(24)으로 구성하여서 된 편평형 무정류자 진동모터.
  2. 청구항 1에 있어서, 절연 스테이터(16)의 일측에 수납공간(22)을 형성하고, 상기 수납공간(22)에 한 쌍 이상의 홀소자(H1)(H2)를 설치하여서 된 편평형 무정류자 진동모터.
  3. 청구항 2에 있어서, 수납공간(22)에 홀소자(H1)(H2)가 접속되는 모터 제어기(18)를 수납 설치하여서 된 편평형 무정류자 진동모터.
  4. 청구항 2에 있어서, 직접회로(IC) 소자에 한 쌍 이상의 홀소자(H1)(H2)를 원칩형으로 단일화 한 모터 제어기를 수납공간(22)에 설치하여서 된 편평형 무정류자 진동모터.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 축봉(14)의 중심에서 바깥으로 향하는 가상선(O)과 계자코일(C1)(C2)(C3)의 경계선이 일치하거나 평행하지 않도록 하여 불기동점이 없도록 함을 특징으로 하는 편평형 무정류자 진동모터.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 이웃하는 계자코일(C1)(C2)(C3)을 서로 중첩되게 설치하여 불기동점이 없도록 함을 특징으로 하는 편평형 무정류자 진동모터.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 회전자 영구자석(8)을 축봉(14)으로부터 편심되게 설치하여 진동되게 함을 특징으로 하는 편평형 무정류자 진동모터.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 모터 제어기(18)는 영구자석(8)의 위치를 검출하는 홀소자(H1)(H2)와, 홀소자(H1)(H2)로부터 입력되는 신호를 비교하여 출력하는 오피앰프(OP1~OP4)와, 오피앰프(OP1~OP4)로부터 입력되는 신호를 감안하여 모터의 기동과 운전을 제어하는 제어부와, 제어부의 출력신호를 증폭하는 복수의 모터 드라이버(D1~D3)와, 드라이버(D1~D3)에 각각 접속되는 계자코일(C1)(C2)(C3)로 구성하여서 된 편평형 무정류자 진동모터.
  9. 상.하 케이스의 내부에 로터와 스테이터와 편심수단으로 구성되는 진동모터에 있어서; 2극 이상의 도너츠형 영구자석(8)으로 된 회전자와, 영구자석(8)의 이면에 접합되는 연성자성체(10)와, 회전자계를 발생시켜 축 설치된 영구자석(8)을 회전시키는 고정 계자코일(C4)(C5)과, 축봉(14)과 계자코일(C4)(C5)이 고정되는 절연 스테이터(16)와, 영구자석(8)의 자극과 자극위치를 검출하는 한 쌍 이상의 홀소자(H1)(H2)와, 진동모터(2a)의 전체적인 제어를 담당하는 모터 제어기(18a)와, 영구자석(8)의 외주면 일측에 고정되는 편심수단(24)으로 구성하여서 된 편평형 무정류자 진동모터.
  10. 청구항 9에 있어서, 모터 제어기(18a)는 영구자석(8)의 위치를 검출하는 홀소자(H1)(H2)와, 홀소자(H1)(H2)로부터 입력되는 신호를 비교하여 출력하는 오피앰프(OP1~OP4)와, 오피앰프(OP1~OP4)로부터 입력되는 신호를 감안하여 진동모터(2a)의 기동과 운전을 제어하는 제어부와, 제어부의 출력신호에 따라 계자코일(C4)(C5)로 공급되는 전원의 극성(+)(-)을 전환하는 드라이버(D1)(D3)와, 상기 드라이버(D1)(D3)에 각각 접속되는 계자코일(C4)(C5)로 구성하여서 된 편평형 무정류자 진동모터.
  11. 청구항 9에 있어서, 계자코일(C4)(C5)은 수직 중심선을 기준으로 절연 스테이터(16)의 양측에 대칭구조로 설치하고, 계자코일의 배치각도(θ1)는 90°전.후로 하고, 계자코일과 수직 중심선의 각도(θ2)는 15°전.후로 형성함을 특징으로 하는 편평형 무정류자 진동모터.
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