KR200346596Y1 - 편평형 무정류자 모터의 부품 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 편평형 무정류자 모터(flat-type noncommutator motor)의 부품 설치구조에 관한 것으로, 모터 내부에 설치되는 프린트기판의 저부면에 복수 개의 코일과 자극감지소자 및 제어칩등이 위치하도록 함으로써 상기 프린트기판 상부에 설치되는 회전자와의 접촉이나 간섭이 방지되어 모터의 사용수명이 연장되고 조립불량이 감소되며 조립성과 생산성이 보다 향상되도록 한 것이다.

Description

편평형 무정류자 모터의 부품 설치구조{COMPONENT ARRANGEMENT STRUCTURE OF FLAT TYPE NONCOMMUTATOR MOTOR}

본 고안은 편평형 무정류자 모터(Coin-type noncommutator motor)의 부품 설치구조에 관한 것으로, 상세하게는 편평형 무정류자 모터 내부에 설치되는 프린트기판 저부면에 복수의 코일과 자극감지소자와 제어칩 등이 위치하도록 함으로써 상기 프린트기판 상부에 설치되는 회전자의 접촉이나 간섭이 방지되어 모터의 사용수명이 연장되고 조립불량이 감소되며 조립성과 생산성이 보다 향상되도록 한 것이다.

일반적으로 휴대폰이나 호출기등과 같은 이동통신 단말기에는 벨기능과 함께 착신수단으로 진동모터가 사용되고 있다. 상기 진동모터는 편심량 또는 편심축을 이용한 진동력이 이동통신 단말기의 케이스로 전달되게 설치하여 착신을 달성하고 있으며, 이동통신 단말기의 소형 경량화 추세에 따라 막대형(bar type) 진동모터보다는 두께와 무게 및 크기가 대폭 감소된 편평형(coin type) 진동모터가 널리 사용되고 있다.

상기 편평형 진동모터는 크게 고정부재인 영구자석과 회전부재인 로터로 구성되고, 전원(+)(-)과 로터간의 전기적 연결은 통상 브러시와 정류자로 이루어지며, 전체 직경이 대체로 12㎜ 전ㆍ후 크기이면서 두께가 얇은 소형이며, 브러시 및 정류자 또한 소형으로 제조되므로 원가가 상승되고 조립이 어려울 뿐 아니라 수명도 짧은 편이며, 접점구조에 의해 발생되는 스파크와 노이즈는 진동모터 자신뿐 아니라 각종 전자기기의 동작에 악영향을 미치고 있음은 익히 알려진 사실이다.

근자에는 브러시와 정류자를 삭제시켜 상기와 같은 문제점들을 개선하고 보다 소형 경량화된 편평형 무정류자(brushless type) 진동모터가 개발되어 대체 사용되고 있으며, 기술향상에 힘 입어 그 두께는 점차적으로 더욱 얇아지고 있고 진동력은 강화되고 있다.

도 1은 일반적인 편평형 무정류자 진동모터(또는 부품이 내부 프린트기판에 고정된 무정류자형 모터)(2)의 단면 구조를 도시한 것으로, 그 구성을 살펴보면 상하 케이스(4)(6) 중앙에 축봉(8)이 고정되고, 상기 축봉(8)에는 자성금속판(12)과 영구자석(10) 및 편심부재(14)와 축베어링(16)으로 구성되는 회전자(18)가 축 설치되고, 회전자(18)의 하부에는 회전자계를 발생시키는 복수의 코일(20)과 상기 영구자석(10)의 자극위치 또는 회전을 감지하는 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)과 이들이 배선 및 고정되는 프린트기판(26)으로 구성되는 고정자(28)와, 전원공급단자(34)로 구성된다.

그리고, 하부케이스(6)의 일측으로 연장 돌출되는 돌출부(6c)의 상부에는 프린트기판(26)의 외향 돌출부(6d)가 위치하고, 외향 돌출부(6d)에 위치하는 전원공급단자(34)에는 전원공급선(36)이 납땜되고, 그 주변에는 에폭시수지나 실리콘등과 같은 밀폐부재(38)로 밀폐되며, 상부케이스(4)와 축베어링(16) 사이 및 축 베어링(16)과 버링부(6a) 사이에는 회전마찰을 감소시키기 위한 와셔(30)(32)가 각각 설치된다.

상기 회전자(18)와 고정자(28)는 진동모터(2)의 효율 향상을 위하여 서로 접하지 않도록 근접 설치되며, 소형 경량화 추세에 따라 코일(20)의 굵기(직경)는 매우 가늘어진 상태이고, 제어칩(24) 또한 두께를 감소시키기 위하여 패키지가 없는 베어칩(bear chip) 상태로 프린트기판(26) 표면에 범퍼본딩되고 있다.

상기 자극감지소자(22)와 제어칩(24)은 일체형으로 원칩화(one chip 化) 되기도 하며, 코일(20)의 경우 멤스기술 응용에 의해 프린트기판(26) 표면에 박막형 멤스코일 구조로 형성되어 더욱 더 소형 경량화 단계로 발전하고 있다.

한편, 상기 편평형 무정류자 진동모터(2)는 프린트기판(26)의 일측 표면에 고정되는 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)은 도 1에 도시한 것처럼 회전자(18)가 위치하는 방향으로 돌출(노출)되는 구성이므로 조립과정에서의 불량율이 높아지고 있으며, 나아가 진동모터(2)의 사용수명이 짧아지는 요인으로 작용된다.

즉, 진동모터(2)의 소형 경량화 추세에 따라 코일(20)의 굵기(직경)가 매우 가는 상태이고, 제어칩(24) 또한 패키지가 없는 베어칩(bear chip) 상태로 프린트기판(26) 표면에 범퍼본딩되고 있으므로 작은 외압이나 조립과정에서도 쉽게 손상될 수 있어 불량율이 높아지고 조립성이 떨어지는 등의 문제점이 있다.

따라서, 회전자(18)를 축봉(8)에 결합하거나 케이스(4)(6)를 조립하거나 시험운전(테스트)할 때에도 상기 부품(소자)들이 손상을 입지 않도록 매우 조심스러운 조립과 시험운전이 필요하며, 이에 따라 진동모터(2)의 조립성과 생산성이 떨어지게된다.

그리고, 장기간 사용에 의해 코일(20)의 손상이나 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)의 손상이 초래되어 수명이 짧아지는 문제가 있다. 즉, 진동모터(2)의 효율 향상을 위하여 회전자(18)와 고정자(28)가 서로 접하지 않을 정도로 근접 설치되고 있고(0.15㎜~0.2㎜이격), 통상 10,000rpm 이상의 속도로 고속회전하는 회전자(8)에 의해 주로 축베어링(16)이 마모되면서 회전중심이 변화되거나 경년변화 등에 의해 회전자(18)에 롤링현상이 발생되면 코일(20)이나 자극감지소자(22) 또는 제어칩(24) 또는 이들 부품 전체에 손상이 초래되어 수명이 짧아지고 효율이 떨어지며, 심한 경우 회전자(18)에 의해 코일(20)이 단선되면서 사용이 불가능할 수 있다.

또한, 프린트기판(26)과 하부케이스(6) 사이에 절연시트(7)가 설치되고, 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)등으로부터 발생되는 열은 프린트기판(26)과 절연시트(7)에 의해 충분한 방열이 이루어지지 않아 진동모터(2)의 효율이 다소 떨어지고 아울러 수명이 단축되는 등의 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 하부케이스에 수납공간을 형성하고, 진동모터 내부에 설치되는 프린트기판을 뒤집어 설치함으로써 복수의 코일과 자극감지소자와 제어칩(또는 자극감지소자와 진동모터 제어칩이 하나로 된 제어칩)등의 부품이 상기 수납공간에 수납되면서 회전자와의 접근이나 접촉이 근원적으로 차단되어 종래와 같은 문제점들이 해소되게 함을 목적으로 한다.

도 1 : 종래 편평형 무정류자 (진동)모터의 단면도.

도 2 : 본 고안 편평형 무정류자 (진동)모터의 단면도.

도 3 : 무정류자 모터에 적용한 본 고안 다른 실시 예의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(2)(2a)(2b)--편평형 무정류자 진동모터(또는 편평형 무정류자 모터)

(4)(4a)(6)(6a)--케이스 (6a)--버링부

(6b)(6c)(6d)--돌출부 (7)--수납공간

(8)--축봉 (10)(10a)--영구자석

(12)(12a)--자성금속판 (14)--편심부재

(16)(42)(44)--축베어링 (18)--회전자

(20)--코일 (22)--자극감지소자(회전감지소자)

(24)--제어칩 (26)--프린트기판

(26a)--구멍 (28)--고정자

(30)(32)--와셔 (34)--전원공급단자

(36)--전원공급선 (38)--밀폐부재

(40)--회전축봉

이하 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같으며, 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 고안의 요지를 모호하지 않도록 하기 위하여 생략하도록 한다.

그리고, 본 고안에서 설명의 편의상 편평형 무정류자 진동모터를 대상으로 설명하겠지만, 일반 무정류자형 진동모터 또는 편평형 무정류자 모터의 경우에도 내부에 프린트기판이 설치되고, 상기 프린트기판의 일측 표면에 각종 부품들이 고정되는 경우 본 고안을 적용할 수 있음은 물론이며, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

도 2는 본 고안 편평형 무정류자(brushless) 진동모터(2a)를 도시한 것으로, 영구자석이 회전자(回轉子)로서의 기능을 하고, 프린트기판에 고정되는 복수 개의 코일과 자극감지수단 및 제어칩이 고정자(固定子)로서의 기능을 하게된다.

상기 편평형 무정류자 진동모터(2a)의 구성을 살펴보면, 상하 케이스(4)(6) 중앙에 축봉(8)이 고정되고, 상기 축봉(8)에는 자성금속판(12)과 영구자석(10) 및 편심부재(14)와 축베어링(16)으로 구성되는 회전자(18)가 축 설치되고, 회전자(18)의 하부에는 회전자계를 발생시키는 복수의 코일(20)과 상기 영구자석(10)의 자극위치를 감지하는 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)과 이들이 배선 및 고정되는 프린트기판(26)등으로 구성되는 고정자(28)와, 전원공급단자(34)로 구성된다.

그리고, 상부케이스(4)와 축베어링(16) 사이 및 축베어링(16)과 버링부(6a) 사이에는 회전마찰을 감소시키기 위한 와셔(30)(32)가 각각 설치되고, 프린트기판(26)에 형성되는 구멍(26a)으로는 버링부(6a) 또는 축베어링(16)이 관통하고, 하부케이스(6)는 상기 부품이나 소자들, 이를테면 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)이 수납되는 수납공간(9)이 형성된다.

본 고안에서 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)이 고정된 프린트기판(26)을 설치할 때, 도 2와 같이 상하로 뒤집어 설치함으로써 프린트기판(26)에 고정된 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)이 하부케이스(6)의 수납공간(9)에 위치하게 되며, 프린트기판(26)에 의해 회전자(18)와 완전 격리되므로 종래와 같은 문제점들이 해소된다.

즉, 회전자(18)를 축봉(8)에 결합하거나 케이스(4)(6)를 조립하거나 시험운전(테스트)할 때에도 상기 부품(소자)들, 이를테면, 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24) 등이 프린트기판(26)에 의해 회전자(18)와의 접근이나 접촉이 근원적으로 차단되므로 이들 중요 부품의 손상이나 파손 및 수명 단축등이 방지되며, 아울러 조립과정에서의 불량율이 크게 감소되므로 조립성과 생산성이 향상된다.

상기에서 프린트기판(26)의 상부 표면에 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)등을 각각 배선 및 고정한 다음 조립할 때에는 프린트기판(26)을 뒤집어 상기 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)이 프린트기판(26)의 저부면에 위치하도록 하면되며, 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)등을 프린트기판(26)의 저부면에 배선 및 고정하는 경우에는 프린트기판(26)을 뒤집을 필요가 없다.

그리고, 프린트기판(26)의 돌출부(6d)에 형성되는 전원공급단자(34)는 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)등이 배선 및 고정되는 반대면에 형성되며, 따라서 도 2와 같이 프린트기판(26)의 상부면에 위치하게된다.

그리고, 장기간 사용에 의해 주로 축베어링(16)이 마모되면서 회전중심이 이동 또는 변화되거나 경년변화 등에 의해 회전자(18)에 롤링현상이 발생되더라도 코일(20)이나 자극감지소자(22) 또는 제어칩(24) 등의 손상이 방지되므로 코일(20)의 단선이나 수명단축 등이 방지된다.

또한, 수납공간(9)에 위치하는 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)은 절연재로 도포되어 있어서 도 1과 같은 별도의 절연시트(7)가 불필요하며, 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)으로부터 발생되는 열은 접하는 하부케이스(6)를 통하여 외기로 충분한 방열이 이루어지므로 진동모터(2a)의 효율과 수명이 보다 향상된다.

상기 상ㆍ하 케이스(4)(6)는 조립후 레이저 용접이나 코킹등의 방법으로 고정되며, 자극감지소자(22)는 제어칩(24)에 원칩화(One chip 化)되거나 또는 분리화된다.

본 고안에서 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22)와 제어칩(24) 또는 일체형인 자극감지소자(22)와 제어칩(24)은 하부케이스(6)의 바닥면에 절연 접착제로 접착하거나 또는 절연 몰딩재로 몰딩시켜 하부케이스(6)로 진동이 전달되더라도 고정자(28)의 분리이탈이나 프린트기판(26)의 상승 및 유동이 방지되도록 함이 바람직하다.

본 고안에서 수납공간(9)을 갖는 하부케이스(6)의 상부 일측에는 돌출부(6b)가 형성되어 각 부품들이 상기 수납공간(9)으로 완전 수납되며, 돌출부(6b)의 상부에는 프린트기판(26)의 외향 돌출부(6d)가 위치하고, 외향 돌출부(6d)에 형성되는 전원공급단자(34)에는 전원공급선(36)이 납땜되고, 그 주변에는 에폭시 수지나 실리콘 등과 같은 밀폐부재(38)로 밀폐된다.

상기 전원공급단자(34)는 프린트기판에 형성된 도전성 인쇄패턴(23)을 따라 제어칩(24)과 복수의 코일(20) 및 자극감지소자(22)로 필요한 전원을 공급하게되며, 프린트기판(26)을 관통하는 비아홀(25)을 통하여 인쇄패턴(23)의 전기적인 연결이 달성되며, 전단력에 특히 취약한 프린트기판(26)의 돌출부(6d)는 하부케이스(6)의 돌출부(6b)에 의해 보호된다.

상기 제어칩(24)은 진동모터(2a)의 슬림화에 따라 패키지가 없는 상태로 프린트기판(26)의 표면에 범퍼본딩되며, 두께가 다소 두꺼워지더라도 패키지가 있는 제어칩이라도 상관없으며, 프린트기판(26)을 설치할 때 상하로 뒤집어 설치하면 되므로 설치가 간편하다.

도 3은 본 고안 다른 실시 예의 단면도로, 도 2와 같은 편편형 무정류자 진동모터(2a)이외에도, 회전축봉(40)의 일측이 케이스 외부로 돌출된 편평형 무정류자 모터(2b)에도 그대로 적용할 수 있음을 도시하고 있다.

즉, 상하 케이스(4a)(6a)의 중심공에 축베어링(42)(44)이 설치되고, 상기 축베어링(42)(44)에 회전축봉(40)이 끼워져 설치되고, 회전축봉(40)의 일측이 케이스(4a) 바깥으로 일부 돌출되고, 케이스(4a)(6a) 내부의 회전축봉(40)에 자성금속판(12a)이 고정되고, 자성금속판(12a)의 저부면에 영구자석(10a)이 고정된 편평형 무정류자 모터(2b) 내부에 프린트기판(26)을 설치할 때 도 3과 같이 뒤집어 설치함으로써 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)등이 프린트기판(26)의 저부면에 위치하면서 회전자를 구성하는 영구자석(10)과 완전 격리되며, 하부케이스(6a)에는 상기 복수의 코일(20)과 자극감지소자(22) 및 제어칩(24)등이 수납되는 수납공간(9)이 형성된다. 그 작용효과는 앞서 기술하거나 후술하는 바와 같다.

따라서, 본 고안은 통상 10,000rpm 이상의 속도로 고속회전하는 회전자(18)가 사용에 의한 회전중심 변화(경년변화) 또는 롤링현상이 발생되더라도 회전자(18)의 하부와 프린트기판(26)의 저부에 위치하면서 손상이 쉬운 복수의 코일(20)이나 제어칩(24) 또는 자극감지소자(22) 등이 완전 격리되므로 회전자(18)의 접촉이나 간섭이 방지되어 모터(2a)(2b)의 사용수명이 연장되고, 슬림화에 의해 크기가 매우 작아진 회전자(18) 등을 조립하거나 시험 운전할 때에도 이들 복수의 코일(20)이나 제어칩(24) 또는 자극감지소자(22) 등의 손상이 방지되므로 조립성이 향상될 뿐 아니라 조립불량이 거의 없어지게된다.

본 고안에서 회전자(18) 주변, 이를테면, 상부케이스(4)와 자성금속판(12) 사이, 편심부재(14)의 측면과 상부케이스(4) 사이, 영구자석(10)과 프린트기판(16) 사이에는 각각의 에어갭이 형성되어 회전자(18)가 원활히 회전할 수 있게된다.

그리고, 하부케이스는 무게가 가벼우면서 강도가 우수한 반자성 금속이나 비자성 금속 또는 비금속이 포함되며, 본 고안 진동모터의 동작에 영향을 주지 않는 범위안에서 이들을 택일적으로 사용하거나 혼용 사용할 수 있을 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 프린트기판에 고정되는 복수의 코일과 자극감지소자와 제어칩 등이 프린트기판의 저부면에 위치하면서 회전자와 접근이나 접촉이 근원적으로 차단되므로 편평형 무정류자 모터 또는 편평형 무정류자 진동모터의 사용수명이 증가되고 조립성이 향상되며 조립과정에서의 불량이 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 고속회전하는 회전자가 사용과 마모에 의해 회전중심이 변화되거나 롤링현상이 발생되더라도 프린트기판의 저부에 위치하는 복수의 코일이나 제어칩 및 자극감지소자 등이 회전자와 완전 격리되므로 사용중에도 이들 부품의 손상이나 파손이 방지되므로 사용수명이 연장되는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 복수의 코일과 자극감지소자 및 제어칩으로부터 발생되는 열은 접하는 하부케이스를 통하여 외기로 충분한 방열이 이루어지므로 진동모터의 효율과 수명이 보다 향상되는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 상하부 케이스와 회전자와 고정자로 구성된 편평형 무정류자 모터에 있어서 ; 하부케이스에 수납공간을 형성하고, 프린트기판에 고정된 부품이 상기 수납공간이 위치하도록 프린트기판을 설치함을 특징으로 하는 편평형 무정류자 모터의 부품 설치구조.
2. 청구항 1에 있어서 ; 프린트기판에 고정된 부품이 프린트기판의 저부에 위치하도록 프린트기판을 뒤집어 설치함을 특징으로 하는 편평형 무정류자 모터의 부품 설치구조.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ; 수납공간에 위치하는 부품은 접착제로 하부케이스에 고정하여서 된 편평형 무정류자 모터의 부품 설치구조.
4. 청구항 1 기재의 편평형 무정류자 모터는, 회전자의 일측에 편심부재가 고정된 편평형 무정류자 진동모터임을 특징으로 하는 편평형 무정류자 모터의 부품 설치구조.