KR20030002998A

KR20030002998A - 고밀도부재를 구비한 편심로터와 그 로터의 제조방법 및그 로터를 이용한 편평 코어리스 진동모터

Info

Publication number: KR20030002998A
Application number: KR1020020031013A
Authority: KR
Inventors: 고야나기나오히사; 오야겐지
Original assignee: 도쿄파츠고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2003-01-09
Also published as: CN1395358A; TW565985B; US20030001451A1; US6765331B2; CN1269290C

Abstract

본 발명은 초소형이면서도 반경방향으로의 무게중심의 이동을 확보하여 원하는 진동량을 얻고, 금속을 포함하는 고밀도부재를 사용하면서도 공심전기자코일이나 인쇄배선 정류자와 수지 사이의 절연을 확보할 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명은, 공심전기자코일 장착면(1e)을 가지며 중심에 베어링 홀더(1b)를 마련함과 아울러 이 베어링 홀더 바깥쪽에 공심전기자코일 위치결정용 가이드(1c)를 비중 6 이상의 금속을 포함하는 고밀도부재로 편심시키도록 로터 베이스(1)를 설치하고, 상기 공심전기자코일 위치결정용 가이드에 공심전기자코일(2)을 배치하고, 인쇄배선 정류자부재(3)를 상기 고밀도부재로부터 전위가 있는 도체부분을 절연시키도록 첨가설치하고, 상기 인쇄배선 정류자부재에 상기 공심전기자코일과 중첩되지 않는 위치에서 선회 외주 이내에 설치한 단말결선패턴(3b)에 상기 공심전기자코일의 단말을 결선시키는 구성을 가진다.

Description

고밀도부재를 구비한 편심로터와 그 로터의 제조방법 및 그 로터를 이용한 편평 코어리스 진동모터{Eccentric rotor including high density member, manufacturing method thereof and flat coreless vibrator motor using the eccentric commutator}

본 발명은 이동체 통신장치의 사일런트콜 수단용 진동모터용으로서 고밀도부재를 구비한 편심로터의 개량과 그 로터의 제조방법 및 그 로터를 이용한 편평 코어리스 진동모터에 관한 것이다.

종래에 호출기나 휴대전화기 등 이동체 통신장치의 사일런트콜 수단으로서 도 8에 도시한 바와 같이 원통직류모터(M)의 출력축(S)에 텅스텐합금제 편심웨이트(W)를 배치하고 회전시에 이 편심웨이트(W)의 원심력을 이용하여 진동을 발생시키도록 한 것이 알려져 있다.

그런데 상기 종래의 출력축(S)에 편심웨이트(W)를 부가하는 것은 호출기 등의 기기에서 이 편심웨이트(W)의 선회공간을 고려해야만 하는 등의 이유로 설계적인 제약이 있으며 고가의 텅스텐합금을 사용하기 때문에 비용면에서도 문제가 있었다.

이 때문에 본 출원인은 먼저 출력축을 없애고 내장되는 로터 자체를 편심시킨 것으로서, 편평형은 일본 특허공보 평8-10972호(미국특허 제5,036,239호, 캐나다특허 제2,017,395호)로서, 또 원통 코어리스형 진동모터는 일본 특허출원 평2-309070호(미국특허 제5,107,155호)로서 제안하고 있다.

이들 모터는, 출력축과 편심웨이트가 없기 때문에, 설계적인 제약을 받지 않으며 사용하기 편리하고 선회시의 위험성이 없는 등 시장에서 호평받고 있다.

이러한 내장형 편심로터를 구비한 진동모터는 출력축이 필요 없기 때문에 축을 하우징이 고정된 소위 축고정형 모터로 할 수 있다.

이러한 축고정형 모터로서 본 출원인은 먼저 일본 특허공보 평6-81443호 및 특허 제2,872,623호를 제안하였다.

이들은 매우 가는 코어리스 권선을 갖고 있기 때문에 취급에 세심한 주의가 필요하며, 종래에는 모두 성형 가공이 필요하므로 부품수나 가공 공수가 증가하는 문제를 안고 있었다.

또한 최근에는 휴대기기의 소형화에 발맞추어 내장되는 진동모터도 가급적 소형의 것이 요구되는데, 편평형의 경우 직경 10㎜ 이하의 것이 요구되고 있다. 이러한 사이즈로는 내장되는 공심전기자코일을 편심시키는 것만으로는 무게중심의 반경방향으로의 이동량이 많지 않으므로 기대하는 진동량을 얻을 수 없다.

그래서 어떻게든 텅스텐합금의 혼합량을 증대시켜 고밀도의 수지를 사용할 수 밖에 없다. 그런데 이러한 경우에는, 정류자와 수지부분 사이의 도통성에 의해전원에 대해 병렬로 낮은 값의 저항이 들어가게 되어, 소비전류의 증대를 초래하는 문제가 있다.

본 발명의 제1목적은, 초소형이면서도 반경방향으로의 무게중심의 이동량을 크게 확보하여 원하는 진동량을 얻고자 하는 것이다.

본 발명의 제2목적은, 금속을 포함하는 고밀도부재를 사용하면서도 공심전기자코일이나 인쇄배선 정류자와 수지의 절연을 확보하여 소비전류가 희생되지 않도록 하여 진동모터에 이용하기에 적합한 편심로터를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3목적은, 초소형화된 편평 진동모터를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 인쇄배선 정류자부재를 구비한 편심로터의 실시형태로서 그 편심로터를 구성하는 로터 베이스의 평면도이고,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도이고,

도 3은 도 1에 도시된 로터 베이스에 공심전기자코일을 장착한 상태의 평면도이고,

도 4는 편심로터 완성상태의 평면도이고,

도 5는 도 4의 B-B선 단면도이고,

도 6은 편심로터의 변형예의 평면도이고,

도 7은 도 4의 편심로터를 B-B선으로 절단한 편평 코어리스 진동모터의 종단면도이고,

도 8은 종래의 진동모터의 사시도이다.

[부호의 설명]

1, 11: 로터베이스 1a: 베어링공,

1b: 베어링 홀더 1c: 공심전기자코일 위치결정 가이드

1d: 폴 1e: 은행잎 모양 웨이트부

1f: 공심전기자코일 단말 도출홈 2: 공심전기자코일

3: 인쇄배선 정류자부재 3b: 단말결선패턴

4: 케이스 5: 브라켓

6: 브러시 7: 자석

J: 축 H: 하우징

상기 기본적인 과제해결수단은, 청구항 1에 나타낸 발명과 같이 공심전기자코일 장착면을 가지며 중심에 베어링 홀더를 마련함과 아울러 이 베어링 홀더의 바깥쪽에 공심전기자코일 위치결정용 가이드를 비중 6 이상의 금속을 포함하는 고밀도부재로 편심시키도록 설치한 로터 베이스와,

상기 공심전기자코일 위치결정용 가이드에 배치한 공심전기자코일과,

상기 고밀도부재로부터 전위가 있는 도체부분을 절연시키도록 첨가설치한 인쇄배선 정류자부재와,

상기 인쇄배선 정류자부재에 상기 공심전기자코일과 중첩되지 않는 위치에서 선회 외주 이내에 설치하고, 상기 공심전기자코일의 단말을 결선시킨 단말결선패턴을 구비한 것으로 하면 달성할 수 있다.

구체적인 과제해결수단은, 청구항 2에 나타낸 발명과 같이, 상기 베어링 홀더와 공심전기자코일 위치결정 가이드는 텅스텐합금을 포함하는 전체의 밀도가 6 이상 10 이하이고 동마찰계수가 0.5(1.5㎏/㎠) 이하인 수지로 형성하고, 이 수지 자체가 축을 지지하는 미끄럼베어링이 되도록 하거나, 청구항 3에 나타낸 발명과 같이 상기 베어링 홀더와 공심전기자코일 위치결정 가이드는 텅스텐합금을 포함하는 전체 밀도가 8 이상이 되는 수지로 형성하고 중심에 별도의 베어링을 배치한 것으로 달성할 수 있다.

한편, 상기 별도의 베어링은 청구항 4에 나타낸 바와 같이 상기 베어링 홀더와 일체 성형된 금속소결 함유(含油) 베어링인 것이 좋다.

또한 청구항 5, 6에 나타낸 발명과 같이 상기 공심전기자코일 위치결정 가이드는 공심전기자코일의 내경을 이용한 것으로서 선회 외주 이내에 상기 공심전기자코일의 단말 도출부가 있는 것으로 하거나, 상기 공심전기자코일 위치결정 가이드는 공심전기자코일의 외경을 이용한 것으로서 상기 공심전기자코일의 단말 도출홈이 마련되어 있는 것으로 달성할 수 있다.

이러한 편심로터는, 청구항 7에 나타낸 발명과 같이,

공심전기자코일장착면을 가지며 중심에 베어링 홀더를 마련함과 아울러 이 베어링 홀더의 바깥쪽에 공심전기자코일 위치결정용 가이드를 비중 6 이상의 금속을 포함하는 고밀도부재로 편심시키도록 로터 베이스를 성형하는 단계;

상기 공심전기자코일 위치결정용 가이드에 공심전기자코일을 배치하는 단계;

인쇄배선 정류자부재를 전위가 있는 도체 부분을 상기 고밀도부재에서 절연시키도록 상기 로터 베이스에 첨가설치하는 단계; 및

상기 인쇄배선 정류자부재에 상기 공심전기자코일과 중첩되지 않는 위치에서 선회 외주 이내에 설치한 단말결선패턴에 상기 공심전기자코일의 단말을 결선시키는 단계로 이루어진 공정에 의해 제조할 수 있다.

또한, 중심에 베어링 홀더를 마련함과 아울러 이 베어링 홀더의 바깥쪽에 공심전기자코일 위치결정용 가이드를 상기 베어링 홀더와 동일한 비중 8 이상의 금속을 포함하는 고밀도부재로 일괄하여 일체 성형함으로써 편심된 로터 베이스를 구성하는 단계;

이 로터 베이스의 중심에 소결함유 베어링을 배치하는 단계;

상기 공심전기자코일 위치결정용 가이드에 공심전기자코일을 삽입하는 단계;

상기 인쇄배선 정류자부재를 전위가 있는 도전부와 상기 로터 베이스가 접촉하지 않도록 장착하는 단계; 및

상기 인쇄배선 정류자부재에 상기 공심전기자코일과 중첩되지 않는 위치에서 선회 외주 이내에 설치한 단말결선패턴에 상기 공심전기자코일의 단말을 결선시키는 단계;를 포함하는 공정으로도 달성할 수 있다.

그리고 이와 같은 편심 로터를 진동모터로 하려면 청구항 9, 10에 나타낸 발명과 같이, 상기 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 고밀도부재를 구비한 편심로터와, 이 편심로터에 간극을 두고 마주하게 한 자석과, 이 자석의 안쪽에 배치되어 상기 편심로터에 전력을 공급하는 브러시를 구비하고, 상기 편심로터를 지지하는 축을 가지고, 이들을 격납시킨 하우징을 이용함으로써 진동발생기능을갖게 하거나, 상기 편심로터는 상기 공심전기자코일측이 자석측이 되도록 조립되어 있어도 무방하다.

상기 청구항 1에 나타낸 과제의 달성수단에 따르면, 초소형이면서도 무게중심의 반경방향으로의 이동량이 커져서 회전시에 양호한 진동을 얻을 수 있다.

청구항 2에 나타낸 과제의 달성수단에 따르면, 수지 자체로 베어링을 겸할 수 있다.

청구항 3, 4에 나타낸 과제의 달성수단에 따르면, 마찰계수가 큰 고밀도부재로도 슬라이딩 손실이 적은 편심로터가 가능하다.

청구항 5, 6에 나타낸 과제의 달성수단에 따르면, 공심전기자코일의 위치결정이 용이하며 그 단말의 처리에 대해서도 단선(斷線) 문제가 발생하지 않게 된다.

청구항 7, 8에 나타낸 과제의 해결수단에 따르면, 초소형이면서도 진동이 크고 단선문제가 발생하지 않는 편심로터를 제조할 수 있다.

청구항 9, 10에 나타낸 과제의 해결수단에 따르면, 초소형의 편평형 진동모터를 얻을 수 있다.

이하, 도면에 도시된 각 실시예에 기초하여 본 발명의 구성을 설명한다.

도 1, 도 2에 있어서 1은 텅스텐합금을 폴리아미드에 혼합한, 비중이 8이고 동마찰계수가 0.4 정도(1.5㎏/㎠)인 슬라이딩 기능이 있는 고밀도 수지로 이루어진 로터 베이스이며, 중심에 베어링공(1a)을 갖는 베어링 홀더(1b)와 그 바깥쪽에 2개의 공심전기자코일 위치결정 가이드(1c, 1c) 및 후술하는 인쇄배선 정류자를 장착하는 3개의 폴(1d ‥‥)을 일괄하여 사출성형함으로써 세우고, 상기 2개의 공심전기자코일 위치결정 가이드(1c, 1c) 주위에 후술하는 공심전기자코일을 장착할 수 있는 면(1e)을 가지며, 후술하는 공심전기자코일을 장착했을 때 이 공심전기자코일 외경부의 일부가 위치결정되는 은행잎 모양 웨이트부(1f)를 가지며, 또 상기 베어링 홀더(1b)의 외경 부분이 공심전기자코일을 장착할 때의 위치를 규제시키도록 되어 있다.

이와 같이 공심전기자코일의 위치결정 가이드는 외경부를 이용해도 가능한 것이다.

도면 중 1g는 상기 베어링 홀더(1b) 부분에 배치된 공심전기자코일 단말 도출홈, 1h는 이 로터 베이스(1)를 후술하는 편심로터로서 완성하여 모터에 조립할 때 하우징(H)의 일부인 케이스(4)에 미끄럼접촉시키는 제방부이다.

고밀도부재는, 비중이 8에서 14.5 정도까지 선정할 수 있으며, 비중 8 정도 이하에서는 텅스텐합금의 함량이 적어져 0.4(1.5㎏/㎠) 정도의 동마찰계수를 얻을 수 있기 때문에 소결함유 베어링을 사용하지 않고 직접 축을 회전 가능하게 지지할수 있다.

이러한 로터 베이스(1)의 상기 공심전기자코일 위치결정 가이드(1c ‥‥)에, 도 3에 도시한 바와 같이 공심전기자코일(2, 2)을 삽입하고, 상기 공심전기자코일 위치결정 가이드(1c ‥‥)의 상측부를 용해시키거나 또는 먼저 상기 공심전기자코일 장착면(1e)에 접착제를 도포하여 접착한 후, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 인쇄배선 정류자부재(3)를 상기 고밀도부재로부터 전위가 있는 도체부분과 절연시키기 위해 이 전위부분을 피하도록 하여 폴통과공(3a)을 상기 폴(1d)에 삽입하고폴(1d)의 상측부를 용해하여 장착 고착시키고, 상기 인쇄배선 정류자부재(3)에 상기 공심전기자코일(2)과 중첩되지 않은 위치에서 선회 외주 이내에, 또 후술하는 세그먼트 안쪽에서 무게중심의 반대측에 설치된 단말결선 패턴(3b)에 상기 공심전기자코일의 단말(2a ‥‥)을 결선시켜서 편심로터(R)로서 완성한 것이다.

여기에서 인쇄배선 정류자부재(3)는 중앙에 축삽입공을 가짐과 아울러 평면에서 보아 원형으로 형성되며, 한쪽면에 평판형 정류자를 구성하는 6개의 귀금속으로 표면처리한 세그먼트(3s ‥‥)가 배치되며, 이 세그먼트들 중 대향하는 세그먼트끼리 전기적으로 연결시키는 도체를 관통공(3c ‥‥)을 개재시켜 배면에 형성하고 있다.

도 6에 도시한 것은 상기와 같은 편심로터의 변형예로서, 원심력을 더욱 크게 하기 위해 텅스텐합금의 혼합량을 증가시킨 비중 10의 고밀도 수지로 로터 베이스(11)를 구성한 것이다. 이와 같이 하면 수지 자체로 슬라이딩 시키는 것은 동마찰계수가 증대되어 축의 마모, 슬라이딩 손실 등의 문제가 발생하기 때문에 확대된 베어링 장착공(11a)에 슬리이브형 소결함유 베어링(12)을 삽입하여 편심로터(R1)로 한 것이다.

상기 편심로터를 제조하는 방법을 정리하면 다음과 같은 공정이 된다.

(1) 공심전기자코일 장착면을 가지며 중심에 베어링 홀더를 마련함과 아울러 이 베어링 홀더의 바깥쪽에 공심전기자코일 위치결정용 가이드를 비중 6 이상의 금속을 포함하는 고밀도부재로 편심시키도록 로터 베이스를 성형한다.

(2) 그 후 상기 공심전기자코일 위치결정용 가이드에 공심전기자코일을 배치하여 이 가이드의 상측부를 용해하거나 접착하여 고정시킨다.

(3) 그 후 인쇄배선 정류자부재를 상기 폴에 삽입하고 폴의 상측부를 찌부러뜨림으로써 고정하여 상기 고밀도부재로부터 전위가 있는 도체부분을 절연시키도록 한다.

(4) 상기 인쇄배선 정류자부재에 상기 공심전기자코일과 중첩되지 않는 위치에서 선회 외주 이내에 설치한 단말결선패턴에 상기 공심전기자코일의 단말을 결선시킴으로써 편심로터로서 완성시킨다.

한편, 슬리이브형 함유 베어링을 사용하는 경우는 베어링 홀더 일체 성형시 등을 이용하여 이 공정을 넣을 필요가 있다.

이와 같이 한 편심로터(R)를 편평 코어리스 진동모터로 하면 도 7에 도시한 바와 같다. 즉 편심로터(R)는, 케이스(4)와 브라켓(5)으로 이루어진 하우징(H)에 격납되고, 상기 브라켓(5)의 중앙에 고정된 축(J)에 상기 베어링공(1a)을 통해 회전 가능하게 장착하고, 상기 브라켓(5)에 배치되고 상기 인쇄배선 정류자부재에 미끄럼접촉시킨 브러시(6)에 의해 전력을 공급받고, 간극을 통해 편평한 자석에 의해 구동되는 것이다. 상기 베어링공(1a)은 내부 중간부분이 수 마이크로미터의 중간리세스부(c)로 되어 있어 베어링 손실을 줄이고 있다. 이 중간리세스부(c)를 형성하는 수단은 도 3에 도시한 바와 같이 수지제 베어링 홀더(2a)의 중간부분의 두께가 두껍게 되어 있기 때문에 수지의 수축율의 차를 이용하여 용이하게 할 수 있다. 또한 수 마이크로미터의 중간리세스부를 위한 금형 핀으로 강제빼기 하는 것에 의해서도 가능하다.

도면 중에서 8은 상기 브러시(6)를 설치하여 외부로부터 전력을 공급하는 0.1㎜ 두께의 에폭시 기판으로 이루어진 브러시 베이스이다.

본 발명은 그 기술적 사상, 특징에서 벗어나지 않고 다른 여러 실시형태를 취할 수 있다. 따라서, 상술한 실시형태는 단지 예시에 불과하며 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 기술적 범위는 특허청구의 범위에 의해 나타내었으며, 명세서 본문에 구속되지 않는다.

본 발명에 따른 편심로터는 초소형이면서도 반경 방향으로의 무게중심의 이동량을 확보하여 원하는 진동량을 얻을 수 있으며 금속을 포함하는 고밀도부재를 사용하면서도 공심전기자코일이나 인쇄배선 정류자와 수지의 절연을 확보할 수 있으며, 공심전기자코일이 용이하게 장착될 수 있고, 단말 처리도 단선문제가 발생하지 않도록 제조할 수 있으며, 초소형화된 편평 진동모터를 저렴하게 제공할 수 있다.

Claims

공심전기자코일 장착면을 가지며 중심에 베어링 홀더를 마련함과 아울러 그 베어링 홀더의 바깥쪽에 공심전기자코일 위치결정용 가이드를 비중 6 이상의 금속을 포함하는 고밀도부재로 편심시키도록 설치한 로터 베이스와;

상기 공심전기자코일 위치결정용 가이드에 배치된 공심전기자코일과;

상기 고밀도부재로부터 전위가 있는 도체부분을 절연시키도록 첨가설치된 인쇄배선 정류자부재와;

상기 인쇄배선 정류자부재에 상기 공심전기자코일과 중첩되지 않는 위치에서 선회 외주 이내에 설치되며, 상기 공심전기자코일의 단말을 결선시킨 단말결선패턴;을 갖는 고밀도부재를 구비한 편심로터.
제1항에 있어서, 상기 베어링 홀더와 공심전기자코일 위치결정 가이드는, 텅스텐합금을 포함하는 전체의 밀도가 6 이상 10 이하이고 동마찰계수가 0.5(1.5㎏/㎠) 이하인 수지로 형성하고, 이 수지 자체가 미끄럼베어링이 되도록 한 고밀도부재를 구비한 편심로터.
제1항에 있어서, 상기 베어링 홀더와 공심전기자코일 위치결정 가이드는, 텅스텐합금을 포함하는 전체의 밀도가 8 이상인 수지로 형성하고, 중심에 별도의 베어링을 배치한 고밀도부재를 구비한 편심로터.
제3항에 있어서, 상기 별도의 베어링은 상기 베어링 홀더와 일체 성형된 금속소결 함유(含油) 베어링인 고밀도부재를 구비한 편심로터.
제1항에 있어서, 상기 공심전기자코일 위치결정 가이드는 공심전기자코일의 내경을 이용한 것이며, 선회 외주 이내에 상기 공심전기자코일의 단말 도출부가 있는 고밀도부재를 구비한 편심로터.
제1항에 있어서, 상기 공심전기자코일 위치결정 가이드는 공심전기자코일의 외경을 이용한 것이며, 선회 외주 이내에 상기 공심전기자코일의 단말 도출부가 설치되어 있는 고밀도부재를 구비한 편심로터.
공심전기자코일장착면을 가지며 중심에 베어링 홀더를 마련함과 아울러 이 베어링 홀더의 바깥쪽에 공심전기자코일 위치결정용 가이드를 비중 6 이상의 금속을 포함하는 고밀도부재로 편심시키도록 로터 베이스를 성형하는 단계;

상기 공심전기자코일 위치결정용 가이드에 공심전기자코일을 배치하는 단계;

인쇄배선 정류자부재를 전위가 있는 도체 부분을 상기 고밀도부재로부터 절연시키도록 상기 로터 베이스에 첨가설치하는 단계; 및

상기 인쇄배선 정류자부재에 상기 공심전기자코일과 중첩되지 않는 위치에서 선회 외주 이내에 설치한 단말결선패턴에 상기 공심전기자코일의 단말을 결선시키는 단계;를 포함하는 편심로터의 제조방법.
중심에 베어링 홀더를 마련함과 아울러 이 베어링 홀더의 바깥쪽에 공심전기자코일 위치결정용 가이드를 상기 베어링 홀더와 동일한 비중 8 이상의 금속을 포함한 고밀도부재로 일괄하여 일체 성형함으로써 편심된 로터 베이스를 구성하는 단계;

이 로터 베이스의 중심에 소결함유 베어링을 배치하는 단계;

상기 공심전기자코일 위치결정용 가이드에 공심전기자코일을 삽입하는 단계;

상기 인쇄배선 정류자부재를 전위가 있는 도전부와 상기 로터 베이스가 접촉하지 않도록 장착하는 단계; 및

상기 인쇄배선 정류자부재에 상기 공심전기자코일과 중첩되지 않는 위치에서 선회 외주 이내에 설치한 단말결선패턴에 상기 공심전기자코일의 단말을 결선시키는 단계;를 포함하는 편심로터의 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 고밀도부재를 구비한 편심로터와, 이 편심로터에 간극을 두고 마주하게 한 자석과, 이 자석의 안쪽에 배치되어 상기 편심로터에 전력을 공급하는 브러시를 구비하고, 상기 편심로터를 지지하는 축을 가지며, 이들을 격납한 하우징을 구비함으로써 진동발생기능을 갖게 한 편평 코어리스 진동모터.
제9항에 있어서, 상기 편심로터는 상기 공심전기자코일측이 자석측이 되도록 조립되어 있는 편평 코어리스 진동모터.