KR20030095101A - 편평형 진동 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편평형 진동 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 진동 모터에 사용되는 두개의 코일의 크기를 서로 다르게 하여 장착하고, 커뮤테이터 세그먼트들 간의 경계에서도 통전이 가능하게 하여 진동 모터의 효율을 극대화시킨 편평형 진동 모터에 관한 것으로서, 그 구성은, 고정자에 접합되는 2n극의 마그네트와; 회전 가능하게 편심지지되는 회전자에 접합되며, 서로 크기가 다른 두개의 권선코일로 이루어진 코일 수단과; 상기 회전자에 구비되는 크기가 불균일한 다수의 세그먼트로 이루어진 정류자와; 상기 정류자에 소정의 전기각으로 접속되어 정류자에 전원을 연결시키는 브러쉬를 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명에 따른 편평형 진동모터에서, 상기 정류자는 8개의 세그먼트로 이루어지며, 4개의 동일 크기의 세그먼트와 상기 4개의 세그먼트 사이 사이에 배치되는 그 보다 상대적으로 작은 4개의 동일 크기의 세그먼트로 이루어지며, 상기 각 세그먼트는 모두 통전 구간이며, 상기 코일수단중 상대적으로 큰 코일수단은 상기 정류자의 큰 세그먼트에 접속되며, 상대적으로 작은 코일수단은 상기 정류자의 작은 세그먼트에 접속되어, 진동모터가 불기동점이 없이 동작되도록 한다.

Description

편평형 진동 모터{FLAT TYPE VIBRATION MOTOR}

본 발명은 편평형 진동 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 진동 모터에 사용되는 두개의 코일의 크기를 서로 다르게 하여 장착하고, 커뮤테이터 세그먼트들 간의 간격을 불균일하여 기동시키므로 진동 모터의 효율을 극대화시킨 편평형 진동 모터에 관한 것이다.

현대 기술의 총아로 통신 기술을 들 수 있는데, 통신 기술은 이제 무선 개인 휴대 통신으로 까지 발전하게 되었다. 이러한 개인 휴대 통신은 다양한 통신 수단을 이용하여 개인간의 의사를 전달하게 되는데, 이때 사용되는 대표적인 통신 장비로는 휴대폰과 호출기가 있다.

이러한 통신 장비를 사용하는데 있어서 반드시 필요로 하는 기능중에 하나가 착신기능이다. 즉, 통화 또는 메시지를 수신하기 위해서는 통신기기의 사용자가 이를 알 수 있어야 하므로 착신 기능이 필요한데, 이러한 착신 기능으로 가장 많이 사용되는 유형이 멜로디나 벨과 같은 발성과 기기를 떨게 하는 진동이다. 다시 말해서 사용자가 미리 착신에 필요한 기능을 선택해 놓으면 착신시에 선택된 기능이작동하면서 사용자로 하여금 착신을 감지할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 여러 착신 유형중에서도 특히 진동 기능은 많은 사람이 운집한 장소에서 타인들에게 소음으로 인한 피해나 방해를 주지 않기 위한 배려로서 주로 사용된다. 이러한 진동 기능은 일반적으로 기기내에 소형 진동 모터를 장착한 후 이를 구동시켜서 진동력이 기기의 케이스로 전달되도록 함으로서 기기가 진동할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 이와같은 진동 모터의 전형적인 구조인 편평형 진동 모터의 구성 단면을 도시한 도면이다. 이러한 편평형 진동모터는 저부에 하부 케이스(1)를 구비하고, 하부 케이스(1)의 중앙에는 샤프트(1a)가 고정되며, 상부면에는 하부 기판(1b)이 부착되도록 한다.

하부 기판(1b)의 상부면에는 중앙이 일정 직경 상하로 관통되게 하면서, N, S 극이 교대로 착자되도록 한 다극의 마그네트(2)가 부착되며, 마그네트(2)의 관통된 중앙의 공간부에는 하단이 하부 기판(1b)에 부착되면서 상단은 마그네트(2) 보다 높게 위치되도록한 두개의 브러쉬(3)가 서로 다른 각도로 구비되어 있다.

그리고 샤프트(1a)에는 상부로 베어링(1c)이 결합되고, 베어링(1c)의 외주면에는 반원형의 로터가 편심 지지된다. 이때 로터는 베어링(1c)에 지지되는 내측단부로 부터 일측으로는 직경이 작은 반원을 이루며, 타측으로는 직경이 큰 반원을 이루는 상부 기판(4)과 그 상부 기판(4)의 대경부의 상부면에 접합시킨 복수개의 권선 코일(5) 및 권선 코일(5)을 제외한 상부면을 커버하는 절연물(6)로서 이루어진다.

또한, 상부 기판(4)의 저면으로는 베어링(1c)에 지지되는 내측 단부로 부터 등간격으로 복수개의 세그먼트들이 형성된 정류자(7)가 부착되도록 하며, 정류자(7)에는 하부 기판(1b)에 하단이 고정되는 브러쉬(3)의 상단이 접촉된다.

한편, 샤프트(1a)의 상단부에는 하향 개방되는 캡형상의 상부 케이스(8)가 고정 결합되어 하부 케이스(1)의 상부로 구비되는 부품들을 커버하므로서 외부의 간섭으로 부터 차단되도록 한다.

이와같은 구성의 진동 모터는 하부 기판(1b)을 통해 입력되는 전원을 한쌍의 브러쉬(3)를 거쳐 정류자(7)에 전달하고, 정류자(7)에 입력되는 전원은 다시 상부 기판(4)을 통해서 권선코일(5)에 전달되며, 권선 코일(5)과 하부 케이스(1)에 부착되는 마그네트(2)간의 상호 작용에 의해서 샤프트(1a)를 중심으로 로터를 회전시키게 된다.

이때 로터는 샤프트(1a)에 편심되어 지지되므로 로터의 회전시 샤프트(1a)에는 측압이 발생되고, 이러한 측압은 로터가 회전하면서 동시에 작용하므로 샤프트(1a)를 통해 하부 케이스(1)와 상부 케이스(8)에 샤프트(1a)의 진동력이 전달되면서 착신 감지가 가능하게 된다.

이와같은 진동 모터의 기본 원리를 응용하여 여러 다양하게 변형된 진동 모터가 배발되었는데, 그 중 2가지는 다음과 같다.

도 2 내지 도 5는 2상/4상으로 동작하는 종래 기술에 따른 진동 모터의 일례를 도시한 도면이다.

그 중 도 2는 편평형 진동 모터중 2상/4상으로 동작하는 진동 모터의 코일전개도이며, 도 3은 상기 종래 기술에 따른 2상/4상 코일의 실제 결선도를 도시한 도면이다. 도 4는 8개의 세그먼트로 되어 있는 상기 종래 기술에 따른 정류자 기판을 도시한 도면이며, 도 5는 상기 정류자에 코일이 실제로 연결된 실제 위치도이다.

이러한 2상/4상 코일을 이용한 편평형 진동 모터의 동작을 설명하면 다음과 같다. 즉, 브러쉬(미도시)의 전기적인 위치 각도가 90°라는 가정하에서, 브러쉬를 통해서 정류자에 전원이 연결되면, 도 4의 정류자 기판의 a 및 c에 전원이 인가된다. 이 때 도 3의 2상/4상 코일의 A조에 자속이 발생하게 된다. 만일 브러쉬를 통해서 정류자의 b 및 d에 전원이 인가되면, 도 3의 2상/4상 코일의 B조에 자속이 발생하게 된다. 브러쉬를 통해서 정류자의 a 및 b의 경계선과, c 및 d의 경계선에 전원이 연결되면, 도 3의 2상/4상 코일의 A조 및 B조 모두에 자속이 발생하게 된다.

따라서 상기 종래 기술에 따른 편평형 진동 모터는 브러쉬가 정류자의 경계선에 위치하지 않으면, A조 또는 B 조 중 어느 하나의 코일 조가 구동되어 두개의 코일이 2상으로 구동되며, 브러쉬가 정류자의 세그먼트들간의 경계선에 위치하게 되면, 네개의 코일이 4상으로 구동되는 특성이 있다. 이와같이 구성되어 진동 모터의 정류자의 기구적인 오차에 의한 비통전점을 제거할 수 있는 효과가 있다.

그러나 이러한 종래 기술에서는 권선 코일이 서로 공통으로 접속되는 중성점을 갖는 4개의 구조로 형성되므로서, 생산시에 코일 납땜을 여러 차례 해야하는 불편과 생산성의 저하라는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 도 3에서 볼 수 있드시 코일 와인딩을 이중으로 해야하므로 역시 생산성이 저하됨을 알 수 있다.

도 6 내지 도 8은 1폴 코일에 강자성체 핀을 갖는 종래 기술에 따른 편평형 진동 모터를 도시한 도면이다. 그중 도 6은 상기 편평형 진동 모터의 1 폴 코일의 결선을 도시한 도면이며, 도 7은 도 6의 1 폴 코일이 연결되는 정류자 기판으로서 크기가 불균일한 세그먼트의 정류자 기판을 도시한 도면이다. 도 8은 도 6의 1 폴 코일이 도 7의 정류자 기판에 연결된 상태를 도시한 도면이다.

이와같이, 코일에 강자성체 핀을 갖는 종래 기술에 따른 편평형 진동 모터의 동작을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 정류자 기판의 세그먼트는 2개의 크기로 나누어진다. 즉, a 및 b와 같이 크기가 큰 종류의 세그먼트로서 통전 가능한 구간과 c1, c2, c3 및 c4와 같이 상대적으로 크기가 작은 세그먼트로서 무통전 구간으로 이루어진다. 브러쉬(미도시)의 각도가 90°라는 가정하에서, 브러쉬를 통해서 정류자 기판에 전원이 연결되면, 먼저 도 7의 정류자 기판의 a 및 b에 전원이 연결되어 코일에 자속이 발생된다.

한편, 도 7의 정류자 기판의 세그먼트 a 및 b 사이의 구간인 c1과, 세그먼트 b 및 a 사이의 구간인 c2에 브러쉬가 연결되면, 상기 구간인 c1 및 c2는 무통전 구간이므로, 전원이 인가되지 않는다. 따라서 이 구간에서는 모터에 회전력이나 진동력을 야기시키지 못하게 된다. 특히 브러쉬가 상기 무통전 구간(c1 내지 c4)에 정지된 상태에서 모터를 시동하게 되면, 모터가 동작하지 않게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 도 8에 도시된 바와같이, 1 폴 코일에 페라이트 핀 등의 강자성체를 부착하였다. 즉, 이러한 강자성체의 페라이트 핀의 작용으로 인해서 전원을 인가하지 않았을 때에 브러쉬가 항상 도 7의 정류자 기판의 무통전 구간(c1-c4)이 아니라, 통전 구간인 a 및 b에서만 정지하도록 하는 것이다. 이와 같이 하므로서 진동 모터를 시동시킬 때 회전자의 회전이 확실하게 그리고 스무스하게 수행되도록 하는 것이 가능하다.

코일에 패라이트 핀 등의 강자성체를 부착하는 이러한 종래 기술을 구현하기 위해서는 브러쉬, 정류자, 로터의 무게 등의 부품의 정도가 정밀해야 하는데, 그렇지 못하면 페라이트 핀이 원하는 위치에서 정지하지 못하게 될 수 있으며, 이와같이 부품의 정도를 정밀하게 하기 위해서는 부품 가격이 상승하게 된다. 또한, 페라이트 핀은 초기 운전시에만 사용되고, 실제 운전시에는 자체 무게로 인해서 부하로 작용하게 되므로 운전 전류가 상승하게 되며, 이로 인해서 모터의 효율의 떨어지게 된다.

본 발명은 이와같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 진동 모터의 기동시에 무통전 구간(사점)이 없이 운전하는 것이 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 무통전 구간을 없앤 편평헝 진동 모터에서 부품을 간소화하여 생산성을 향상시키고자 하는 것이다.

도 1은 진동 모터의 전형적인 구조인 편평형 진동 모터의 구성 단면도

도 2는 종래 기술에 따른 편평형 진동 모터중 2상/4상으로 동작하는 진동 모터의 코일 전개도

도 3은 상기 종래 기술에 따른 2상/4상 코일의 실제 결선도를 도시한 도면

도 4는 상기 종래 기술에 따른 정류자 기판을 도시한 도면

도 5는 상기 종래 기술에 따른 정류자에 코일이 실제로 연결된 실제 위치도

도 6은 또 다른 종래 기술에 따른 편평형 진동 모터의 1 폴 코일의 결선을 도시한 도면

도 7은 도 6의 1 폴 코일이 연결되는 정류자 기판을 도시한 도면

도 8은 도 6의 코일이 도 7의 정류자에 연결된 상태를 도시한 도면

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 편평형 진동 모터의 코일 전개도

도 11은 본 발명에 따른 진동 모터의 정류자 기판의 구조를 도시한 도면

도 12는 본 발명에 따른 편형형 진동 모터의 코일 A및 코일 B와 정류자가 연결된 상태를 도시한 도면

도 13은 본 발명에 따른 편평형 진동 모터의 동작 도표

도 14는 본 편평형 진동 모터의 정류자 구조를 변형시킨 예를 도시한 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

A, B, A', B': 정류자 세그먼트

a, b, c, d: 코일 단자

이러한 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 편평형 진동모터는, 고정자에 접합되는 2n극의 마그네트와; 회전 가능하게 편심지지되는 회전자에 접합되며, 서로 크기가 다른 두개의 권선코일로 이루어진 코일 수단과; 상기 회전자에 구비되는 크기가 불균일한 다수의 세그먼트로 이루어진 정류자와; 상기 정류자에 소정의 전기각으로 접속되어 정류자에 전원을 연결시키는 브러쉬를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 편평형 진동모터에서, 상기 정류자는 8개의 세그먼트로 이루어지며, 4개의 동일 크기의 세그먼트와 상기 4개의 세그먼트 사이 사이에 배치되는 그 보다 상대적으로 작은 4개의 동일 크기의 세그먼트로 이루어지며, 상기 각 세그먼트는 모두 통전 구간인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 편평형 진동모터에서, 상기 코일수단중 상대적으로 큰 코일수단은 상기 정류자의 큰 세그먼트에 접속되며, 상대적으로 작은 코일수단은 상기 정류자의 작은 세그먼트에 접속되어, 진동모터가 불기동점이 없이 동작되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 편평형 진동모터에서, 상기 브러쉬는 전기적으로 90°의 각도를 이루며 정류자에 접속되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 편평형 진동모터에서, 정류자의 각 세그먼트의 구조는, 정류자의 샤프트를 중심으로 하여 서로 마주보는 정류자 세그먼트가 시계방향 또는 반시계 방향으로 일정거리 만큼 수평으로 이동되어 브러쉬의 기계적인 오차를 보상하도록 하는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 여기서 사용되는 실시예는 발명을 설명하는데 편의를 위한 것이지, 본 발명을 이러한실시예로 제한하기 위한 것은 아니다. 본 발명은 첨부되는 특허청구범위에 의해서만 한정됨을 알 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 편평형 진동 모터의 코일 전개도이다. 상기 도면에서 볼 수 있드시, 코일은 코일 A와 코일 B로 이루어 지는데, 코일 A는 후술되드시, 간격이 일정하지 않은 정류자 기판 중 간격이 상대적으로 큰 구간에 접속되는 코일이며, 코일 B는 간격이 일정하지 않은 정류자 기판 중 간격이 상대적으로 작은 구간에 접속되는 코일이다.

또한, 코일 A는 코일 B에 비해서 상대적으로 크게 즉, 권선이 많게 형성되며, 코일 B는 코일 A에 비해서 상대적으로 작게 즉, 권선이 적게 형성된다. 코일 A는 통전시에 진동 모터의 주 진동을 야기시키며, 코일 B는 종래의 진동 모터에서 문제점으로 대두되는 무통전 구간을 없애는 역할을 수행하게 된다.

도 11은 본 발명에 따른 진동 모터의 정류자 기판의 구조를 도시한 도면이다. 상기 도면에서 볼 수 있드시, 정류자는 코일 A가 연결되는 구간(A,A' 및 B,B')과 코일 B가 연결되는 구간(c,c' 및 d,d')으로 구분됨을 알 수 있다. 전술된 바와같이, 코일 A가 연결되는 구간은 코일 B가 연결되는 구간에 비해서 크게 설정되어 있음을 알 수 있다. 만일 브러쉬가 종래의 기술에 대한 설명에서와 같이 90°로 전기적인 각을 이루고 있다면, 브러쉬의 일단이 A 및 B에 접속되어 전원에 연결되거나, 또는 c 및 d에 접속되어 전원에 연결된다.

도 12는 본 발명에 따른 편평형 진동 모터의 코일 A및 코일 B와 정류자가 연결된 상태를 도시한 도면이다. 전술된 바와같이, 코일 A는 코일 B에 비해서 상대적으로 크게 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한 코일 A는 정류자 기판의 상대적으로 큰 세그먼트인 A 및 B에 연결되어 있으며, 코일 B는 정류자 기판의 상대적으로 작은 세그먼트인 c 및 d에 연결되어 있음을 알 수 있다.

본 발명의 동작을 도 13을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 브러쉬가 90°의 각도로 배치되었다고 가정할 때, 브러쉬를 통해서 정류자에 전원이 연결되면, 먼저 정류자의 C및 D 구간에 전원이 연결됨을 알 수 있다. 이때 전원은 코일 B에 연결되어 코일 B에서 자속이 발생하게 되며, 이로 인해서 진동 모터가 약하게 기동하게 된다. 또한, 브러쉬를 통해서 전원이 정류자의 A 및 B 구간에 연결되면, 코일 A에 전원이 연결되어 코일 A에 자속이 발생하게 된다. 이때 코일 A는 코일 B 보다 크므로 더 강한 자속이 발생되며 따라서 보다 큰 진동을 유발하게 된다.

이어서 도 13에서 볼 수 있드시, 전원이 정류자의 c' 및 d' 구간에 연결되면서, 전원이 정류자의 c 및 d 구간에 연결되었을 때와 동일한 작용이 야기된다. 즉, 코일 B에 자속이 발생되어 진동 모터에 약하게 기동하게 된다. 또한, 이어서 전원이 콤뮤테이터의 A'및 B' 구간에 연결되면 전원이 정류자의 A 및 B 구간에 연결되었을 때와 동일하게 코일 A에 자속이 발생되어 강한 진동이 유발된다.

이와같은 과정을 반복하게 되므로서 본 발명에 따른 진동 모터는 무통전 구간이 없이 강한 진동과 약한 진동을 반복하게 된다.

도 14는 본 발명에 따른 편평형 진동모터의 정류자의 구조를 변경한 형상을 도시한 도면이다. 본 도면에서 볼 수 있드시, 정류자는 2개의 그룹(A,B,A',B' 및 c,d,c',d')으로 나누어서 각각 균일한 크기로 이루어져 있지만, 각 정류자가 샤프트에 대해서 약간의 각을 가지고 형성되어 있음을 알 수 있다. 즉, 비대칭 구조로 되어 있음을 알 수 있다. 이는 브러쉬가 정류자에 접촉될 때, 기계적인 오차에 의해서 비록 브러쉬 각이 90°를 약간 벗어나서, 그 이상이 되거나 그 이하가 된다할지라도 브러쉬의 끝단의 양 접점중 어느 하나는 정상적으로 동작이 일어나도록 접촉을 형성하기 위한 것이다.

이와같이, 본 발명을 실시함으로서, 종래의 편평형 진동모터에서 문제점으로 대두된 사점 즉, 무통전 구간이 없이 원활한 기동이 가능하며, 구성이 단순화되므로 제조 공정이 단축되는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 구성에 따라서 서로 크기가 다른 코일이 운전되며 이 중에서 상대적으로 크기가 큰 코일이 주로 운전되기 때문에 효율이 향상된다.

Claims (5)

1. 고정자에 접합되는 2n극의 마그네트와,

   회전 가능하게 편심지지되는 회전자에 접합되며, 서로 크기가 다른 두개의 권선코일로 이루어진 코일 수단과,

   상기 회전자에 구비되는 크기가 불균일한 다수의 세그먼트로 이루어진 정류자와,

   상기 정류자에 소정의 전기각으로 접속되어 정류자에 전원을 연결시키는 브러쉬를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 정류자는 8개의 세그먼트로 이루어지며, 정류자 기판의 중심에서 방사방향으로 배치된 4개의 동일 크기의 세그먼트와 상기 4개의 각 세그먼트중 이웃하는 두개의 세그먼트 사이에 균일하게 배치되는 그 보다 상대적으로 작은 4개의 동일 크기의 세그먼트로 이루어지며, 상기 각 세그먼트는 모두 통전 구간인 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 코일수단중 상대적으로 큰 코일수단은 상기 정류자의 큰 세그먼트에 접속되며, 상대적으로 작은 코일수단은 상기 정류자의 작은 세그먼트에 접속되어, 진동모터가 불기동점이 없이 동작되도록 하는 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 브러쉬는 전기적으로 90°의 각도를 이루며 정류자에 접속되는 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.
5. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,

   정류자의 각 세그먼트의 구조는, 정류자의 샤프트를 중심으로 하여 서로 마주보는 정류자 세그먼트가 시계방향 또는 반시계 방향으로 일정거리 만큼 수평으로 이동되어 브러쉬의 기계적인 오차를 보상하도록 하는 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.