KR20040000935A - 두개의 단상 코일을 사용하는 편평형 진동 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편평형 진동 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 진동모터에서 두개의 단상 코일을 소정의 방식으로 결선하여 사용하며 로터의 인쇄회로 기판을 구성할 때 한쪽 또는 양쪽에 인쇄 패턴을 형성하여 상기 단상 코일과 연결하여 사용하는 편평형 진동모터에 관한 것이다. 본 발명의 편평형 진동모터는, 고정자에 접합되는 2n극의 마그네트와, 두개의 단상 권선 코일로 이루어진 코일 수단으로서, 상기 권선 코일은 회전 가능하게 편심지지되는 회전자에 접합되며 각각은 양 단자중 일단이 공통 단자(c)로 서로 연결되며 이 공통 단자에는 저항 수단(R)이 연결되는 코일 수단과, 상기 회전자에 구비되어 상기 코일 수단의 각 단자와 전기적으로 연결되는 균일한 크기의 6극의 세그먼트로 이루어진 정류자와, 상기 정류자에 소정의 전기각으로 접속되어 정류자에 전원을 연결시키는 브러쉬를 포함하여 이루어지며, 상기 회전자가 형성되는 상부 기판의 하부 동박에 코일 패턴이 형성되어 상기 각각의 권선 코일에 직렬로 연결되며, 상기 회전자가 형성되는 상부 기판의 상부 및 하부 동박에 코일 패턴이 각각 형성되어 상기 각각의 권선 코일에 직렬로 연결되며, 회전자의 소정 위치에 하나 또는 다수의 강자성체 핀이 첨가되어 회전자가 정지할 때 브러쉬가 정류자 세그먼트의 경계에 위치하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

두개의 단상 코일을 사용하는 편평형 진동 모터{FLAT TYPE VIBRATION MOTOR USING TWO SINGLE-PHASE COILS}

본 발명은 편평형 진동 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 진동모터에서 두개의 단상 코일을 결선하여 사용하며 회전자의 인쇄회로 기판을 구성할 때 한쪽 또는 양쪽에 인쇄 패턴을 형성하여 상기 단상 코일과 연결하여 사용하도록 한 두개의 단상코일을 사용하는 편평형 진동모터에 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 기능이 작동하면서 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 이를구동시켜서 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 위치되도록 한 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)가고정 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.

진동모터는 소형 통신기기에 장착되어 사용되므로, 진동모터 역시 소형화하는 것이 관건인데, 상부 기판상의 제한된 공간에 대용량의 권선 코일을 장착하는 것은 현실적으로 쉽지 않은 문제이다.

본 발명은 진동모터에서 두개의 단상 코일을 소정의 방식으로 결선하여 사용하며 로터의 인쇄회로 기판을 구성할 때 한쪽 또는 양쪽에 인쇄 패턴을 형성하여 상기 단상 코일과 연결하여 사용하는 편평형 진동모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 진동모터에서 하나 또는 다수의 핀을 사용하여 모터의 효율을 높이고자 하는 것이다.

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

도 2는 일단이 연결된 두개의 단상 코일의 결선도

도 3은 6개의 세그먼트를 갖는 정류자를 도시한 도면

도 4는 두개의 단상 코일의 일단을 연결하고 이를 6극의 정류자에 접속하였을 때의 전류 파형도

도 5는 본 발명에 따른 두개의 단상 코일의 결선도

도 6은 본 발명에 따른 두개의 단상 코일의 일단을 연결하고 이를 6극의 정류자에 접속하였을 때 전류 파형도

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 결선도

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코일 결선도

도 9는 본 발명에 따른 편평형 진동 모터의 동작 도표

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2: 영구자석3: 브러쉬

4: 상부 기판5: 코일

7: 정류자

이러한 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 두개의 단상코일을 사용하는 편평형 진동모터는, 고정자에 접합되는 2n극의 마그네트와, 두개의 단상 권선 코일로 이루어진 코일 수단으로서, 상기 권선 코일은 회전 가능하게 편심지지되는 회전자에 접합되며 각각은 양 단자중 일단이 공통 단자(c)로 서로 연결되며 이 공통 단자에는 저항 수단(R)이 연결되는 코일 수단과, 상기 회전자에 구비되어 상기 코일 수단의 각 단자와 전기적으로 연결되는 균일한 크기의 6극의 세그먼트로 이루어진 정류자와, 상기 정류자에 소정의 전기각으로 접속되어 정류자에 전원을 연결시키는 브러쉬를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 편평형 진동모터는, 상기 회전자가 형성되는 상부 기판의 하부 동박에 코일 패턴이 형성되어 상기 각각의 권선 코일에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 다른 편평형 진동모터는, 상기 회전자가 형성되는 상부 기판의 상부 및 하부 동박에 코일 패턴이 각각 형성되어 상기 각각의 권선 코일에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 편평형 진동모터는, 회전자의 소정 위치에 하나 또는 다수의 강자성체 핀이 첨가되어 회전자가 정지할 때 브러쉬가 정류자 세그먼트의 경계에 위치하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

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

도 2는 본 발명에 따른 편평형 진동 모터의 코일 전개도이며, 도 3은 6개의 세그먼트를 갖는 정류자를 도시한 도면이다.

본 발명의 진동모터 코일로는 두개의 단상 코일(A, B)을 사용하였으며, 정류자는 6개의 세그먼트(a,b,c,a,b,c)로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 한편, 두개의 단상 코일(A,B)은 도면에서 볼 수 있드시, 일단이 서로 연결되어 있음을 알 수 있다. 그리하여 코일의 각 단자가 해당 세그먼트에 접속되게 된다. 즉, 코일의 a 단자는 정류자의 a 세그먼트에 접속되며, 코일의 b 단자는 정류자의 b 세그먼트에, 그리고 코일의 c 단자는 정류자의 c 세그먼트에 접속된다. 그리고 세그먼트 a,a와 b,b 및 c,c는 서로 연결되어 사용된다.

이와같이 두개의 단상 코일의 일단을 연결하고 이를 6극의 정류자에 접속하였을 때의 전류 파형이 도 4에 도시된다. 도면에서 볼 수 있드시, 전류는 먼저 단자 a를 통해서 흘러 들어와서 권선 코일 A를 경유하여 단자 c로 흐르게되며, 이어서 단자 c를 통해서 흘러 들어와서 권선 코일 B를 경유하여 단자 b로 흐르게된다. 마지막으로 단자 a를 통해서 흘러 들어와서 코일 A 및 B를 경유하여 단자 b를 통해서 흐르게 된다. 따라서 도 3에 도시된 바와같이, 두개의 상대적으로 큰 전류 파형에 이어서 상대적으로 작은 전류 파형이 나타나는 현상이 주기적으로 반복되게 된다. 이 경우에, 각 코일에서 발생되는 전류 파형이 일정치 못하므로 코일에서 발생되는 전자기력도 일정치 못하며, 따라서 영구자석과의 상대적인 운동도 비교적 덜 안정된 동작이 예상된다. 즉, 발생되는 전류 파형이 도 4와 같이 주기적으로 변화될 때, 브러쉬 및 정류자의 마모가 빠르게 진행되어 모터의 수명이 단축될 수 있다. 또한 모터에서 진동 이외의 잡음이 발생될 수 있다.

그리하여, 본 발명에 있어서는 이러한 문제를 해결하기 위해서, 도 5와 같이 양 권선 코일(A, B)의 접점 단자에 저항(R)를 연결하였다. 이러한 저항을 연결하여 진동 모터를 구동하였을 때의 전류 파형이 도 6에 도시되어 있다. 도 6을 도 4와 비교해 보면, 양 권선 코일의 접점 단자에 저항을 추가하여 연결하였을 때는 전류 파형이 항상 일정하게 발생하게 됨을 알 수 있다. 이와같이 전류 파형이 안정됨으로서, 전술된 문제점이 해소되거나 감소되게 된다. 즉, 진동모터가 안정되게 구동하며, 브러쉬 및 정류자의 마모를 방지하여 모터의 수명이 연장될 수 있으며, 잡음을 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 코일의 다른 실시예에 의하면, 상부 기판(4)의 하면의 동박에 패턴 코일을 형성하여 권선 코일과 직렬로 연결하여 사용할 수 있는 구조로 되어 있다. 즉, 상부 기판(4)의 구조는, 절연체의 상하면에 동박 등의 도체판이 도포되어 있으며, 상기 도체판 위에 또 다시 절연막이 도포되어 있는 구조로 이루어져 있다. 상기 하부 도체판에 코일 패턴을 형성한 후에, 이 코일 패턴을 상부 기판 상에 형성된 권선 코일(A,B)에 직렬 연결하여 사용하게 된다.

도 7은 상부 기판(4)의 상부에 형성된 권선 코일(A, B)에 상부 기판의 하부 동박에 형성된 패턴 코일(A,B)이 직렬로 연결된 형상을 도시한 도면이다. 이와같이하여 상부 기판(4)상의 협소한 공간에 권선 코일을 크게 형성하였을 때와 비슷한 효과를 얻을 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예로서 상부 기판(4)상에 형성된 권선 코일(A,B)의 각각에 두개의 패턴 코일(A,A'및 B,B')이 연결되어 있는 형상을 도시한 도면이다. 상기 패턴 코일( A,A')중 하나의 패턴 코일은 도 7의 실시예에서와 같이 상부 기판(4)의 하부 동박에 형성할 수 있으며, 다른 하나의 패턴 코일은 상부 기판(4)의 상부 동박에 형성할 수 있다. 또한, 도면의 실시예에서는 권선 코일(A)이 패턴 코일(A,A') 사이에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이는 하나의 예일 뿐이고, 권선 코일(A)이 패턴 코일(A,A')의 전방에 연결되거나 또는 그 후방에 연결되어도 무방하다. 이와같이 하여 진동 모터의 내부 공간을 최대한으로 이용할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 편평형 진동 모터의 동작 도표이다. 본 발명의 진동모터는 전술된 바와같이, 두개의 단상 코일이 접점(c)에서 연결되어 사용되는데, 각각의 권선 코일은 필요에 따라서 상부 기판(4)의 상면 및/또는 하면의 동박에 형성된 패턴 코일과 직렬로 연결되어 사용되며, 정류자는 6극을 사용하게 된다. 도 2, 5, 7 및 8 도의 코일 구조에서 단자 a, b, c 는 정류자 세그먼트 a, b, c에 연결된다. 물론 6개의 세그먼트 중 동일 기호의 세그먼트 즉, a, a 와 b, b 와 c, c는 서로 전기적으로 연결되어 있다.

브러쉬가 90°의 각도로 배치되었다고 가정할 때, 브러쉬를 통해서 정류자에 전원이 연결되면, 먼저 정류자의 b, c에 전원이 연결됨을 알 수 있다(ⅰ). 이때 전원은 코일 B만에 공급되는데 코일 B의 시작점(s)에 + 단자가 연결되며 코일 B의 종료점(e)에 - 단자가 연결됨을 알 수 있다. 이때 코일 B에 전류가 흐르면서 전자기력이 발생하게 되며 이 힘은 그 하부의 영구자석과 상호작용하여 회전자를 이동시켜서 회전력을 야기시킨다.

이어서 로터가 회전하여 브러쉬가 정류자의 a, b에 연결되면(ⅲ), 전원은 권선 코일 B와 권선 코일 A에 공급되어서 전류는 코일 B 및 A를 경유하여 흐르게 된다. 이 때에도 코일 A 및 B에서 발생된 전자기력과 하부의 영구자석이 상호작용하여 로터를 회전시키게 된다.

이어서 로터가 더 회전하여 브러쉬가 정류자의 a, c에 연결되면(ⅴ), 전원은 코일 A에만 공급되어 코일A의 종료점(e)에서 시작점(s)으로 흐르게 되어 전자기력을 발생시킨다. 이 힘 역시 그 하부의 영구자석과 상호작용하여 회전자를 이동시켜서 회전력을 야기시키게 된다. 이상의 과정을 반복하여, 두개의 코일과 6극의 정류자가 연결되어 모터에 회전력을 전달하게 된다. 여기서 코일 A 및 B는 권선 코일만으로 이루어질 수 도 있고, 권선 코일에 상부 기판의 상하면에 형성된 패턴 코일이 직렬로 연결되어 사용될 수 도 있다.

한편, 도 9의 (ⅱ)에서 볼 수 있드시, 진동 모터가 정지되었을 때 브러쉬가 정류자 세그먼트의 경계에 안착되어 있다고 가정하면, 다시 기동하고자 할 때, 동작이 신속하게 이루어지지 않을 수 있다. 이를 보완하기 위해서, 브러쉬가 항상 정류자의 세그먼트 중간에 위치하도록 자성체 핀을 회전자의 소정 위치에 고정하여 배치시킬 수 있다. 이러한 핀은 이미 공지된 바와같이, 페라이트 핀 등의 강자성체를 부착하게 된다. 이러한 강자성체의 페라이트 핀의 작용으로 인해서 전원을 인가하지 않았을 때에 브러쉬가 항상 정류자의 각 세그먼트 중간에 위치하여 재기동시에 즉시 통전이 원할하게 이루어지도록 하였다. 상기 핀은 다수개를 사용해도 무방하다.

이와같이, 본 발명을 실시함으로서, 진동 모터를 구성하는데 있어서 6극의 정류자 및 2개의 단상 코일을 사용할 수 있으며, 또한 상부 기판(4)의 상하면의 동박에 패턴 코일을 형성하여 권선 코일과 직렬로 연결하여 사용하므로서, 진동모터의 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 고정자에 접합되는 2n극의 마그네트와,

   두개의 단상 권선 코일로 이루어진 코일 수단으로서, 상기 권선 코일은 회전 가능하게 편심지지되는 회전자에 접합되며 각각은 양 단자중 일단이 공통 단자(c)로 서로 연결되며 이 공통 단자에는 저항 수단(R)이 연결되는 코일 수단과,

   상기 회전자에 구비되어 상기 코일 수단의 각 단자와 전기적으로 연결되는 균일한 크기의 6극의 세그먼트로 이루어진 정류자와,

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

   상기 회전자가 형성되는 상부 기판의 하부 동박에는 코일 패턴이 형성되어 상기 각각의 권선 코일에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 두개의 단상코일을 사용하는 편평형 진동모터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전자가 형성되는 상부 기판의 상부 및 하부 동박에는 코일 패턴이 각각 형성되어 상기 각각의 권선 코일에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 두개의단상코일을 사용하는 편평형 진동모터.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   회전자의 소정 위치에 하나 또는 다수의 강자성체 핀이 첨가되어 회전자가 정지할 때 브러쉬가 정류자 세그먼트의 경계에 위치하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 두개의 단상코일을 사용하는 편평형 진동모터.