KR20040093431A - 편평형 로터 및 그 로터를 갖춘 모터 - Google Patents

편평형 로터 및 그 로터를 갖춘 모터 Download PDF

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KR20040093431A
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도쿄파츠고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 로터를 수지성형할 때, 정류자(commutator)에 수지가 유입되지 않도록 하기 위한 것이다.
인쇄배선기판의 일측면에 복수의 공심 전기자 코일을 설치하고, 타측면에는 정류자를 형성하는 복수의 세그먼트패턴 및 배선패턴을 설치하며, 상기 세그먼트패턴이 노출되도록 이들 부재를 수지에 의해 일체로 성형한 인쇄배선기판을 구비한 편평형 코어리스 모터의 로터에 있어서, 정류자의 외주를 덮도록 배선패턴부를 설치한다.

Description

편평형 로터 및 그 로터를 갖춘 모터{FLAT TYPE ROTOR AND MOTOR WITH THE ROTOR}
본 발명은, 이동통신기기의 사일런트 콜수단 등에 이용되는 편평형 코어리스 진동모터나 MD 장치 등에 이용되는 소형모터에서, 인쇄배선기판을 이용한 로터 및 이러한 로터를 갖춘 모터에 관한 것이다.
종래부터 로터로서 사용되어 온 인쇄배선기판의 일측면에는 상기 인쇄배선기판에 배치되어 있는 소정의 배선패턴에 단부가 납땜결선되어 있는 공심 전기자 코일이 배치되어 있으며, 타측면에는 정류자를 구성하기 위한 복수의 세그먼트패턴 및 배선패턴이 설치되어 있다. 그리고, 상기 세그먼트패턴이 노출되도록 인쇄배선기판과 공심 전기자 코일이 수지에 의해 일체로 성형됨으로써, 편평형 코어리스 모터의 로터가 구성되어 있다.(예컨대, 특허문헌 1 참조)
[특허문헌 1]
일본 특허 공개 공보 1998-248229호
이러한 로터의 제조방법에 의하면, 먼저 일측면에 정류자를 구성하기 위한 복수의 세그먼트패턴 및 배선패턴이 설치되어 있는 인쇄배선기판을 구성한다. 그리고, 세그먼트패턴 및 배선패턴이 설치되어 있는 면의 반대측 인쇄배선기판면에, 공심 전기자 코일의 단부를 소정의 배선패턴에 납땜결선하여 배치한다. 그런 다음, 상기 인쇄배선기판을 금형에 세팅한 후, 수지에 의해 세그먼트패턴이 노출되도록 공심 전기자 코일과 인쇄배선기판을 일체로 성형함으로써 제조한다.(도 4에 이러한 종래예가 도시되어 있다.)
그러나, 도 4를 참조하면, 인쇄배선기판(41)의 기판면(41b)에는 두께가 약 40㎛인 정류자를 형성하기 위한 배선패턴(도시생략) 및 세그먼트패턴(42)이 설치되어 있다. 이와 같이 각 부분이 설치된 인쇄배선기판(41)을 수지에 의해 일체로 성형하기 위해 금형(K)에 세팅하면, 금형면(Ks)에 배선패턴 및 세그먼트패턴(42)이 맞닿아 금형면(Ks)과 기판면(41b)에 약 40㎛의 틈새(S)가 생기게 된다.
그리고, 이러한 상태에서 금형 내에 수지(47)를 주입하여 로터를 성형하면, 상기 틈새(S)에 수지(47)가 유입되어 버(burr; B)가 생기게 된다. 또한, 경우에 따라서는 상기 틈새(S)를 통해 침입한 수지(47)가, 이웃하는 세그먼트패턴(42) 사이에까지 미치는 경우도 있다.
그리고, 상기와 같이 하여 형성된 버가 인쇄배선기판 상으로 올라가게 되면, 모터의 각 부분을 조립할 때, 케이스나 자석에 접촉하여 접합불량을 일으키거나, 조립 후에 버가 떨어지면 모터의 내부에 이물질로 남게 되어, 여러가지 결함의 원인이 되는 문제점이 발생된다.
본원 발명은 상술한 문제점이 발생하지 않도록, 인쇄배선기판의 패턴부를 이용하여, 수지에 의한 로터의 성형시에, 수지가 기판과 패턴의 단차로 유입되지 않도록 각 부분을 구성하는 것을 과제로 하고 있다.
도 1은 본원 발명의 제 1 실시형태로서 수지의 유입을 방지하는 기구를 갖는 로터를 사용한 편평형 진동모터의 단면도.
도 2의 (A)는 인쇄배선기판에 정류자가 설치되어 있는 측의 평면도, (B)는 래버린스 구조부의 변형예, (C)는 래버린스 구조부의 변형예.
도 3은 성형금형에 의해 수지성형되어 있는 로터의 단면도.
도 4는 종래 기술을 나타낸 도면.
도 5는 본원 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 평면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 브래킷 12 : 브러시
13 : 구멍부 14 : 축
20 : 로터 21 : 인쇄배선기판
22 : 세그먼트패턴 23 : 코일
24 : 배선패턴 26 : 베어링
27 : 수지 30 : 하우징
31 : 구동용 자석
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해, 인쇄배선기판의 일측면에 복수의공심 전기자 코일을 설치하고, 타측면에는 로터의 회전중심을 기준으로 하여 환형을 이루도록 등간격으로 정렬된 복수의 세그먼트로 형성된 세그먼트패턴 및 배선패턴을 설치하며, 상기 배선패턴 및 상기 세그먼트패턴이 노출되도록 상기 인쇄배선기판과 상기 복수의 공심 전기자 코일을 수지에 의해 일체로 성형하고, 상기 배선패턴은 상기 세그먼트패턴과 인쇄배선기판면의 가장자리부와의 사이에서 상기 세그먼트패턴을 에워싸며, 또한 상기 배선패턴은 상기 복수의 세그먼트를 쇼트시키는 패턴으로서, 전기적으로 분할되도록 1개 이상의 분할부를 설치하면 된다.
이와 같이 각 부분을 구성하면, 기판면과 금형 사이에 틈새가 생겼다 하더라도, 세그먼트패턴의 로터 반경방향 외측으로부터 인쇄배선기판면의 가장자리부 사이에 상기 세그먼트패턴의 로터 반경방향 외측을 에워싸도록 배선패턴부가 형성되어 있으므로, 수지가 상기 배선패턴에 가로막혀 인쇄배선기판의 반경방향 내측으로 유입되지 않는다. 따라서, 세그먼트패턴 사이로 수지가 유입되지 않게 된다. 특히, 상기 배선패턴을 인쇄배선기판의 가장자리부에 가능한 한 가까운 부분에 설치하면, 기판 상에 수지가 거의 유입되지 않으므로 버의 발생 등도 방지할 수 있다.
또한, 배선패턴은 전기적으로 루프형상이 아니므로, 코일이나 구동용 자석에 의해 형성된 자계 속에서 로터가 운동하더라도 유도기전력이 발생하지 않는다. 따라서, 이로 인해 흐르는 와전류를 방지할 수 있으므로, 상기 와전류의 영향에 의해 배선패턴에 일어나는 저항이 발생되지 않는다.
또, 버의 발생 등을 방지하는데 이상적인 배선패턴의 배치위치로서, 인쇄배선기판면의 가장자리부와 배선패턴의 로터 반경방향 외측의 가장자리부가 일치하는것이 좋다.
다음으로, 상기 세그먼트패턴의 로터 반경방향 외측을 에워싸도록 설치한 배선패턴의 분할부에는, 수지가 로터의 반경방향 내측으로 이동하는 것을 방해하기 위한 구조부를 설치하면 좋다. 구체적으로는, 분할부의 이웃하는 배선패턴을 인쇄배선기판의 직경방향에서 보았을 때 중첩되도록 배치하는 것이 바람직하고, 이웃하는 관통홀 랜드(through hole land)나 체커 랜드(checker land) 등을 근접시켜 배치하는 것도 바람직하다.
이와 같이 각 부분을 구성하면, 와전류를 방지하기 위해 배선패턴에 분할부를 설치하더라도, 분할부의 이웃하는 배선패턴을 서로 뒤얽힌 래버린스구조 (labyrinth structure)에 의해, 로터의 성형시에 분할부에 칩입된 유동성 수지가 저항을 받아 인쇄배선기판 상의 반경방향 내측으로 유입되지 않게 된다.
그리고, 이들 수지가 유입되는 것을 방지하는 기구를 갖는 로터를 모터에 구성하면 바람직하다.
이와 같이 각 부분을 구성한 로터가 내장된 모터는, 버나 세그먼트패턴 사이에 수지가 유입됨으로 인해 브러시와 세그먼트패턴 사이에서 발생되는 정류 불량을 방지할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 모터를 제공할 수 있다.
또한, 기존의 배선패턴을 연구하여 수지의 유입을 방지하고 있으므로, 새로이 부재를 추가하지 않으며, 따라서 부재비용을 절감할 수 있다.
다음으로, 본원 발명의 제 1 실시형태를 도면에 따라 설명한다.
도 1은 본원발명의 제 1 실시형태로서 수지의 유입을 방지하는 기구를 갖는로터를 사용한 편평형 진동모터의 단면도이다.
도 1에 도시된 모터는 브래킷(10), 로터(20) 및 하우징(30)으로 구성되어 있다.
브래킷(10)에는 인쇄배선기판(11)이 설치되어 있다. 그리고, 하우징(30)의 외측으로 연장되어 있는 인쇄배선기판(11)의 부분에는, 모터의 외부로부터 로터(20)로 전류를 공급하기 위한 전류공급 단자부(11a)가 설치되어 있다. 또한, 상기 인쇄배선기판(11)의 하우징 내부측에는, 세그먼트패턴(22)에 미끄럼 접촉하도록 브러시(12)가 설치되어 있다. 이러한 브러시(12)는 인쇄배선기판(11)을 통해 전류공급 단자(11a)와 전기적으로 접속되어 있으며, 전류공급 단자(11a)로부터 받은 전류를 로터(20)에 설치되어 있는 세그먼트패턴(22)을 통해 코일(23)에 전달한다.
그 외에, 브래킷(10)에는 구멍부(13)가 형성되어 있다. 이러한 구멍부(13)에는, 로터(20)를 회전 가능하게 유지시키는 축(14)의 일단부(one end; 14a)가 삽입되어 있다. 그리고, 이러한 삽입된 축(14)의 일단(14a)과 브래킷(10)의 접촉부에 스폿용접을 실시함으로써, 축(14)이 브래킷(10)에 고정되어 있다.
다음으로, 로터(20)는 정류자를 구성하기 위한 세그먼트패턴(22) 및 배선패턴(24)이 배치되어 있는 인쇄배선기판(21)과, 인쇄배선기판 상의 배선패턴의 소정 위치에 결선되어 있는 코일(23), 웨이트(weight;25), 베어링부(26)로 구성되어 있다.
코일, 웨이트 및 베어링부는 정류자를 구성하는 세그먼트패턴 및 배선패턴이위치하는 인쇄배선기판면의 반대측 면에 위치한다. 그리고, 이들 로터를 구성하는 부재는, 정류자가 노출되도록 수지(27)에 의해 일체로 성형되어 있다.
또, 웨이트는 로터가 회전할 때 편심력을 발생시키기 위한 부재이며, 로터의 표면 밸런스를 한쪽으로 치우치게 하는 위치에 배치되어 있다.
다음으로, 하우징(30)에는, 모터의 각 부분을 조립하였을 때, 축(14)의 단부(14b)를 지지하는 오목부(30a)가 설치되어 있다. 또한, 하우징의 내부에는 로터(20)를 조립하였을 때, 코일(23)과 대치(對峙)되는 위치에 구동용 자석(31)이 배치되어 있다.
또, 하우징은, 하우징의 단부(30b)와 브래킷의 접합부분(10a)에 스폿용접이 실시되어 브래킷에 고정되어 있다.
도 2의 (A)는, 인쇄배선기판(21)의 세그먼트패턴(22) 및 배선패턴(24)이 설치되어 있는 측의 평면도이다.
그리고, 도 2의 (B), (C)는, 이웃하는 배선패턴(24)을 직경방향으로 중첩되도록 뒤얽히게 배치함으로써 형성된 래버린스구조(24b)를 확대한 평면도이다.
도 3은 성형금형에 의해 수지성형되어 있는 로터의 단면도이다.
도 2의 (A)를 참조하면, 정류자를 형성하기 위해 로터(20)의 회전중심을 기준으로 하여 환형을 이루도록 정렬된 복수의 세그먼트패턴(22)의 로터 반경방향 외측 근방과 인쇄배선기판면의 가장자리부(21a)와의 사이에 상기 세그먼트패턴(22)을 에워싸도록 배선패턴(24)이 설치되어 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 상술한 각 부재를 금형(K)에 세트하고, 상기 각 부재를 수지(27)에 의해 일체로 성형함으로써 로터를 구성하고 있다.
종래에는, 이러한 로터를 성형할 때, 수지(27)가 유동성을 가지기 때문에 인쇄배선기판(21)과 금형(K)의 틈새(S)를 지나, 인쇄배선기판(21)의 세그먼트패턴(22)이 배치되어 있는 쪽으로 유입되어 정류자(22)에까지 상기 수지가 흘러들어가는 경우가 있었다. 그러나, 본원에서는 배선패턴(24)이 세그먼트패턴(22)의 외주를 덮도록 배치되어 있으므로, 인쇄배선기판면(21a)과 금형(Ks) 사이에 틈새(S)가 존재하더라도, 상기 배선패턴(24)에 의해 수지의 유입이 차단된다. 따라서, 세그먼트패턴(22)에까지 수지가 유입되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 버의 발생 등을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 도 2의 (A)에 도시되어 있는 바와 같이, 배선패턴(24)은 분할되어 있으므로, 전기적으로 루프형상이 아니다. 따라서, 인쇄배선기판이 코일이나 구동용 자석에 의해 형성되는 자계 속에서 운동하더라도, 유도기전력의 발생을 방지할 수 있게 되므로, 이로 인해 흐르는 와전류를 억제할 수 있다. 즉, 이와 같이 각 부분을 구성함으로써, 와전류로 인해 배선패턴에 일어나는 역학적인 저항을 방지할 수 있게 되므로, 전기적인 손실을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 와전류를 방지하기 위해 배선패턴에 분할부를 설치하더라도, 상기 분할부에 수지가 로터의 반경 방향 내측으로 이동하는 것을 방지하기 위한 구조부를 설치하였으므로, 인쇄배선기판면(21b)의 내측으로 수지가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 도 2의 (A)를 참조하면, 배선패턴(24)의 분할부(24a)에서의 서로 이웃하는 배선패턴 단부(24c) 중 일측의 형상을 변형시켜, 인쇄배선기판을 직경방향에서 보았을 때 타측의 단부(24c)와 중첩되도록 배치함으로써, 래버린스구조부(24b)를 구성하고 있다.
또한, 변형예로서 도 2의 (B)를 참조하면, 상술한 바와 같이 구성된 배선패턴의 단부 형상을 이웃하는 배선패턴에 더욱 근접하도록 형성하여, 래버린스구조부(54b)를 구성하고 있다.
또한, 또 다른 변형예로서 도 2의 (C)를 참조하면, 배선패턴의 폭내에서 래버린스구조부를 구성하기 위해, 이웃하는 배선패턴부의 단부(64c)의 일부를 잘라낸 형상으로 형성하여, 상기 이웃하는 단부(64c)가 직경방향에서 보았을 때 중첩되도록 구성한 것이다.
여기서, 상기 이웃하는 배선패턴부 사이의 간격을 가능한 한 작게 하는 것이, 수지의 유입을 방지하는데 효과적이다.
이와 같이 배선패턴부의 단부를 구성함으로써, 분할부가 서로 뒤얽힌 형상을 가지게 되므로, 상기 분할부에 수지가 유입되었다 하더라도 흐르는 수지를 멈추게 하는 저항이 작용한다. 또한, 분할부가 서로 뒤얽힌 형상으로 되어 있기 때문에, 패턴부에서 로터 직경방향 외측으로부터 분할부를 지나 세그먼트패턴이 설치되어 있는 패턴 내측까지의 거리가 길어졌다. 이에 따라, 세그먼트패턴이 형성되어 있는 패턴 내측으로 수지가 유입되는 것을 어렵게 할 수 있다.
또, 여기서 거론된 실시예에서는, 배선패턴에 2개의 분할부를 설치하여 상기 배선패턴을 2개로 나누었으나, 배선패턴이 루프형상이 되지만 않으면 되므로, 분할부를 1개로 하여 배선패턴을 하나로 할 수도 있다. 또한, 분할부를 3개 이상 설치하여 배선패턴을 3개 이상으로 나누어도 된다.
다음으로, 도 5는 본원 발명의 제 2 실시형태이며, 인쇄배선기판(71)에 세그먼트패턴(72)이 설치되어 있는 면의 평면도이다.
인쇄배선기판(71)에는, 세그먼트패턴(72)과 배선패턴(74)이 설치되어 있으며, 관통홀(71h)이 형성되어 있다.
관통홀(71h)은, 인쇄배선기판(71)의 양면을 전기적으로 접속하기 위한 투과공(透孔)이며, 배선패턴(74)이 투과공의 외주를 에워싸고 관통홀 랜드(74h)를 형성하고 있다.
또한, 배선패턴(74)에는, 일부를 확장하여 체커 랜드(74r)가 형성되어 있다. 상기 체커 랜드(74r)는, 배선패턴 및 코일(도시생략)의 도전성을 확인하기 위한 테스터를 접촉시키는 부위이다.
이상에서 설명한 인쇄배선기판(71)은, 기판 상의 각 부위를 이용하여 래버린스구조부(71b)를 구성하고 있다.
구체적으로는, 관통홀 랜드(74h)와 배선패턴(74), 또는 이웃하는 관통홀 랜드(74)끼리를 근접 배치하거나, 체커 랜드(74r)의 외형을 따르도록 배선패턴(74)을 근접시켜 배치함으로써, 래버린스구조부를 형성하고 있다.
이와 같이 각 부분을 구성하면, 체커 랜드나 관통홀 랜드의 외형은 곡선으로 형성되어 있기 때문에, 이들 부위를 근접시켜 배치함으로써 용이하게 래버린스구조부를 형성할 수 있게 되므로, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 인쇄배선기판에 구성되는 부위를 이용하여 래버린스구조부를 형성하기 때문에, 래버린스구조를 형성하기 위해 새로이 부재를 추가할 필요가 없다.
본원 발명과 같이 모터의 로터를 구성하면, 기판면과 금형 사이에 틈새가 생겼다 하더라도, 세그먼트패턴의 로터 반경방향 외측으로부터 인쇄배선기판면의 가장자리부 사이에 상기 세그먼트패턴의 로터 반경방향 외측을 에워싸도록 배선패턴부가 설치되어 있으므로, 수지가 상기 배선패턴에 의해 차단되어 인쇄배선기판의 반경방향 내측으로 유입되지 않는다.
따라서, 몰드시에 세그먼트패턴 사이로 수지가 유입되지 않는 로터를 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 인쇄배선기판의 일측면에는 복수의 공심 전기자 코일이 설치되어 있고, 타측면에는 로터의 회전중심을 기준으로 하여 환형을 이루도록 등간격으로 정렬된 복수의 세그먼트로 형성된 세그먼트패턴 및 배선패턴이 설치되어 있으며,
    상기 배선패턴 및 상기 세그먼트패턴이 노출되도록 상기 인쇄배선기판과 상기 복수의 공심 전기자 코일이 수지에 의해 일체로 성형되고,
    상기 배선패턴은 상기 세그먼트패턴과 인쇄배선기판면의 가장자리부 사이에서 상기 세그먼트패턴을 에워싸며,
    상기 배선패턴은 상기 복수의 세그먼트를 쇼트시키는 패턴으로서, 전기적으로 분할되도록 1개 이상의 분할부가 설치되어 있는 편평형 로터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세그먼트패턴을 에워싼 상기 배선패턴의 상기 분할부에서, 상기 배선패턴의 이웃하는 단부가 상기 인쇄배선기판의 직경방향에서 보았을 때 중첩되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 편평형 로터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 분할부를 구성하는 배선패턴은, 적어도 한쪽이 관통홀 랜드인 것을 특징으로 하는 편평형 로터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 분할부를 구성하는 배선패턴은, 적어도 한쪽이 체커 랜드인 것을 특징으로 하는 편평형 로터.
  5. 하우징, 구동용 자석, 축, 브래킷, 브러시 및 제 1항 내지 제 4항에 기재된 편평형 로터를 갖는 모터.
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