KR200368795Y1 - 편평형 진동모터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 삽입홀을 갖는 축지지대와 스토퍼가 구비된 브라켓과 코일과 구동IC 및 홀소자가 실장된 회로기판이 고정되는 고정자와 상기 고정자와의 상호자기작용에 의해 회전하는 회전자와 상기 브라켓의 삽입홀에 삽입되어 상기 회로기판과 상기 회전자를 관통 형성하는 축 및 상기 회전자를 그 내부에 수용한 상태로 상기 브라켓을 덮는 케이스를 포함하며, 상기 회전자는 축이 결합된 메탈베어링과, 도넛형 마그네트와, 편심형 웨이트가 회전자몸체에 인써트 삽입된 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터에 관한 것이다.

Description

편평형 진동모터{Flat Type Vibration Motor}

본 고안은 편평형 진동모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전자의 구조가 개선된 브러시레스 DC (Brushless Direct Current; 이하 BLDC로 약칭) 편평형 진동모터에 관한 것이다.

일반적으로 편평형 진동모터는 정류자와 브러시가 상호 접촉하여 회전하면서 발생되는 스파크나 아크의 위험성이 없어야 할 분야에 사용될 목적으로 개발된 직류전동기이다.

통상의 직류전동기는 교류전동기와는 달리 시간함수에 대해 위상 및 전압레벨이 불변하는 특성의 전류전압에 의해 구동되기 때문에, 회전자의 위치에 따라 고정자의 각각의 슬롯에 권선된 고정자코일에 흐르는 전류의 방향을 차례로 전환시켜주어야 하며, 이를 위하여 정류자와 브러시가 구비되는 것이다.

한편, BLDC 편평형 진동모터는 브러시가 없어도 직접 전원을 공급하여 구동이 가능한 것으로 일반 DC 모터에서 쉽게 손상되는 브러시를 제거하므로써 같은 부피나 무게에 대해 더 큰 힘을 낼 수 있기 때문에, 중용량 이상의 정밀제어 응용이 필요한 곳에 사용이 된다.

또한, 모터내에서 회전하는 회전자의 중심을 일방향으로 편심되게 구성한 후 이를 회전시켜 회전불균형이라는 진동의 원리를 이용하여 진동이 필요한 이동통신단말기의 진동기능 등에 사용하고 있다.

도 1에는 종래 BLDC 편평형 진동모터의 구성을 보인 단면도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래 BLDC 편평형 진동모터의 회전자(120)는 브라켓(130)의 삽입공에 결합된 축(Shaft)(150)과 축결합된다. 이와 같은 상기 축(150)에 압입된 상태에서 용접 고정된 원판형 백요크(Back Yoke)(116)과, 상기 백요크(116)의 하부면에 접착 고정된 도넛형상의 마그네트(112)와, 상기 백요크(116)의 소정부에 편심되게 설치된 웨이트(114)를 포한한다. 이때, 상기 웨이트(114)는 “┓”과 같은 형체로 구성되며 상기 백요크(116)의 상면과 측면에 걸쳐서 접착제를 이용해 고정된다. 이에 따라서, 상기 회전자(120)는 상기 웨이트(114)에 의해 편심 회전되어 진동을 발생시킬 수 있는 것이다.

그러나, 종래의 BLDC 편평형 진동모터는 회전자를 구성함에 있어서,백요크(116)에 마그네트(112)와 웨이트(114)를 접착 고정함에 따라 그 조립공정이 복잡한 문제점이 있다. 이로 인해, 공정 작업시간이 오래 소요되어 그만큼 생산성이 저하되는 또 다른 문제점이 야기된다.

따라서 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 인써트 사출방식으로 각 부품을 일체화하여 회전자를 제조하므로써, 회전자의 구조를 단순화함에 따른 소요되는 조립공정시간을 줄이고 원가를 절감하는 편평형 진동모터를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 편평형 진동모터의 구성을 도시한 단면도

도 2는 본 고안에 따른 편평형 진동모터의 구성을 도시한 단면도

도 3은 도 2에 도시한 회전자를 발췌한 사시도

도 4는 도 3에 도시한 회전자의 구성을 도시한 단면도

도 5는 도 3에 도시한 회전자를 도시한 평면도

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 고안은 상부의 케이스(Case)와 하부의 브라켓(Bracket)으로 구성되는 모터의 본체 하부에 소정의 전원을 회전자에 전달하는 고정자(Stator)와 고정자와의 상호 자기작용에 의해 회전하는 회전자(Rotor) 및 회전자가 회전할 수 있도록 축(Shaft)을 포함하는 BLDC 편평형 진동모터에 있어서, 상기 회전자는 마그네트와 일측 마그네트의 상면에 웨이트를 각각 금형틀에 인써트(Insert)시키고 금형틀안에 합성수지재를 압입하여 회전자몸체를 일체로 구성한다.

또한, 상기 회전자몸체는 중심부를 축과 결합하되, 회전자몸체와 축 사이에 메탈베어링을 압입하여 고정되는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안의 일실시예인 BLDC 편평형 진동모터를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2에서 도시된 바와 같이 본 고안의 일실시예인 BLDC 편평형 진동모터(1)는 브라켓(30)과, 브라켓(30)의 상면에 고정되는 고정자(40)와, 고정자(40)와의 상호 자기작용에 의해 회전하는 회전자(20)와, 회전자(20)의 중앙에 끼워지며 회전자(20)가 회전할 수 있도록 하는 축(50) 및 브라켓(30)을 덮는 케이스(10)로 구성된다.

상기 브라켓(30)은 환형 판상체의 형상으로써 그 중앙에 후술될 축(50)이 삽입될 수 있도록 삽입홀(44)이 마련된 축지지대(46)가 형성된다. 또한, 상기 브라켓(30)의 일측에 회전자(20)의 회전을 필요시 정지시키기 위한 역할을 하는 스토퍼(38)(Stopper)가 돌출 형성되는데, 상기 스토퍼(38)는 후술될 PCB(Printed Circuit Board ;이하 회로기판으로 약칭)(42)에 구비된 관통홀을 (미도시)을 통해 돌출된다.

한편, 브라켓(30)의 상부에는 회로기판(42)과 홀소자(32)와 구동IC(36) 및 코일(34)로 구성된 고정자(40)가 형성한다. 이와 같은 고정자(40)의 회로기판(42)에는 후술하게 될 마그네트(12)의 위치 및 속도를 검출하기 위한 센서로 응용되는 홀소자(32)와 구동IC(36)와 다수회 권선된 코일(34)이 실장된다. 여기에서, 상기 코일(34)은 도전성 재질, 예컨대 구리(Cu)를 그 구성재질로 적용할 수 있는데, 상기 회로기판(42)으로부터 전원을 인가받아 회전자(20)가 회전할 수 있도록 상기 마그네트(12)와 상호 자기작용을 하는 자기력을 발생시킨다.

한편, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 회전자(20)는 합성수지재로 구성되는 회전자몸체(22)에 마그네트(12)와 웨이트(14) 및 축(50)이 결합되는 구성을 갖는다. 이와 같이 회전자몸체(22)와 각 부품을 일체화하기 위해 본 고안에서는 인써트사출방식, 즉 상기 회전자몸체(22)를 성형하기 위한 사출금형내에 합성수지를 유입시켜 각 부품을 회전자몸체(22)에 인써트 시키는 인써트 사출방식을 적용한다. 이때, 상기 마그네트(12)는 상기 회전자몸체(22)의 하부면에 위치하고, 상기 메탈베어링(52)은 상기 회전자몸체(22)의 중심에 수직되게 위치하며, 상기 웨이트(14)는 상기 회전자(20)의 편심 회전을 구현하기 위해 상기 메탈베어링(52)을 중심으로 편심되게 위치한다. 여기서, 상기 웨이트(14)는 소정원주길이의 단차를 갖는 돌출부가 구비된 부채꼴형탤 구성되는데, 상기 회전자(20)의 회전시 높은 편심도를 가질 수 있도록 비중이 높은 금속재질을 적용함이 바람직하다.

도 2를 다시 참조하면, 축(50)은 브라켓(30)과 회로기판(42) 및 회전자(20)의 중앙에서 관통형성히며, 브라켓(30)의 삽입홀(44)에 삽입되어 회전자(20)가 회전할 수 있도록 지지한다.

또한, 상기 케이스(10)는 상기 회전자(20)를 그 내부에 수용할 수 있도록 캡(Cap)형태로 구성하는데, 이러한 케이스(10)의 내부 중앙에는 상기 축(50)의 일단을 고정하기 위한 축지지 홈이 마련된다.

이와 같은 구성에 따르면, 본 고안의 편평형 진동모터는 상기 브라켓(30)의 축지지대(46)에 마련된 삽입홀(44)에 상기 회전자(20)의 메탈베어링(52)에 결합된 축(50)을 삽입함과 아울러 상기 케이스(10)의 내부에 상기 회전자(20)가 수용되도록 상기 브라켓(30)에 상기 케이스(10)를 결합함으로써 그 조립이 완성된다. 이때 상기 브라켓(30)의 축지지대(46)에는 상기 메탈베어링(52)을 미끄럼 지지하기 위한 와셔(54)를 설치함이 바람직하다.

이하, 상기 BLDC 편평형 진동모터(1)의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면다음과 같다.

회로기판(42)에 실장된 코일(34)에 전원을 인가하되, 코일(34)에 형성되는 극성이 마그네트(12)의 극성에 대응될 수 있도록 적정 극성의 전원을 소정 주기로 교번되게 인가하면, 코일(34)과 마그네트(12)는 상호 자기작용에 의해 자기력이 발생되는데, 이 자기력으로 인해 메탈베어링(52)에 축결합된 회전자몸체(22)와 마그네트(12)와 웨이트(14)가 일체로 회전한다. 이때, 회전자(20)는 웨이트(14)의 하중이 언밸런스함에 의해 편심 회전하므로 진동을 발생하게 되는 것이다.

이하, 종래 BLDC 편평형 진동모터와 본 고안 BLDC 편평형 진동모터를 비교하여 기동성능을 실험한 데이터인 표 1과 표 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 여기에서 표 1은 백요크를 삭제했을 때를 나타낸 것이고, 표 2는 본 고안에 따른 진동모터 즉, 백요크를 채용한 경우를 나타낸 데이터이다.

백요크채용

No	정격전류(mA)	회전수(rpm)	진동력(㎨)	COIL저항(Ω)	기동전압(DC V)
SPEC	100 MAX	12,000	5.0	13.5	2.3
1	70	13,152	4.80	13.5	2.5
2	72	13,152	4.85	-	2.6
3	74	12,498	4.30	-	2.5
4	75	11,148	4.00	-	2.5
5	70	13,632	4.90	-	2.5

백요크삭제

No	정격전류(mA)	회전수(rpm)	진동력(㎨)	COIL저항(Ω)	기동전압(DC V)
SPEC	100 MAX	12,000	5.0	13.2	2.3
1	78.0	12,762	4.32	13.2	1.87
2	75.0	12,396	4.91	-	1.68
3	76.0	13,332	4.65	-	1.61
4	78.0	13,392	4.89	-	1.84
5	75.0	13,200	4.63	-	1.73

이상에서 표 1과 표 2를 비교하면 백요크를 삭제한 경우 기동전 초기 스타팅(Starting)할 때의 전압이 백요크을 채용한 경우에 비해 기동성능이 향상된 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 고안의 편평형 진동모터는 인써트 사출방식으로 회전자몸체에 각 부품, 즉 마그네트와 웨이트 및 축이 결합된 메탈메어링을 일체로 결합시키므로써, 단 한번의 사출공정을 통해 회전자를 제조할 수 있어, 공정을 단순화함에 따른 향상된 생산성을 얻을 수 있다. 또한, 기존의 백요크 구성을 삭제하여 원가를 절감하고 기동성능의 향상효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 고안은 도시한 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 고안의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 삽입홀을 갖는 축지지대와 스토퍼가 구비된 브라켓;

   코일과 구동IC 및 홀소자가 실장된 회로기판이 고정되는 고정자;

   상기 고정자와의 상호자기작용에 의해 회전하는 회전자;

   상기 브라켓의 삽입홀에 삽입되어 상기 회로기판과 상기 회전자를 관통형성하는 축;및

   상기 회전자를 그 내부에 수용한 상태로 상기 브라켓을 덮는 케이스;를 포함하며,

   상기 회전자는 축이 결합된 메탈베어링과, 도넛형 마그네트와, 편심형 웨이트가 회전자몸체에 인써트 삽입된 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전자몸체는 사출성형할 수 있는 합성수지재인 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.
3. 제 1항에 있어서, 상기 마그네트는 상기 회전자몸체의 하부면에 위치하고, 상기 마그네트의 상면과 측면에 걸쳐서 상기 웨이트가 위치하는 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.
4. 제 1항에 있어서, 상기 축은 그 일단이 상기 브라켓의 축지지대에 삽입하고,그 타단은 상기 케이스의 지지된 것을 특징으로 하는 편평형 진동모터.