KR20050067279A - 평편형 진동모터의 브러쉬 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평편형 진동모터에 구비되는 브러쉬에 관한 것으로, 권선코일, 중량체, 정류자가 상부기판의 상,하부면에 구비되어 케이스의 샤프트에 편심회전가능하게 배치되는 회전자와, 하부기판의 상부면에 마그네트, 전원공급부를 구비한 고정자사이에서 상기 정류자에 접하여 전류를 통전시키는 브러쉬에 있어서, 상기 전원공급부로부터 서로 다른 극성이 각각 공급되는 좌우한쌍의 브러쉬부재를 갖추고, 상기 각각의 브러쉬부재는 수직방향의 하중을 견딜수 있도록 수직한 몸체를 갖추어 상기 정류자의 하부면과 2개의 접점을 형성하고, 상기 하부기판과 하나의 고정점을 형성하는 좌우대칭구조의 양팔보형상으로 구비된다.
본 발명에 의하면, 전원공급부와 권선코일사이를 전기적으로 연결하도록 정류자에 접촉되는 브러쉬가 회전자의 하중방향 외력에 의한 영구변형및 하부처짐을 최소화하여 브러쉬와 정류자간의 무접점을 방지하여 무통전현상을 예방하고, 안정된 모터구동이 지속적으로 유지될 수 있다.
Description
본 발명은 진동모터에 구비되는 브러쉬에 관한 것으로, 보다 상세히는 전원공급부와 권선코일사이를 전기적으로 연결하도록 정류자에 접촉되는 브러쉬가 회전자의 하중방향 외력에 의한 영구변형및 하부처짐을 최소화하여 브러쉬와 정류자간의 무접점을 방지하여 무통전현상을 예방하고, 안정된 모터구동이 지속적으로 유지될 수 있는 평편형 진동모터의 브러쉬에 관한 것이다.
일반적으로 통신기기에서 착신을 하기 위해 많이 사용되는 것이 벨소리와 진동이다. 진동을 위해서는 소형의 진동모터를 구동시켜 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기가 진동을 할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.
현재 휴대폰과 같이 통신기기에 적용되고 있는 진동모터는 모터의 형상에 따라 평편형(flat type)(또는 코인형(coin type))과 원통형(cylinder type 또는 바형(bar type))으로 구분된다.
이들 중에서 평편형 진동모터의 경우 고비중의 중량체를 모터의 내부에 위치시켜서 이를 회전시키는 것과 같이 비교적 간단한 구조로 진동을 발생시킬 수 있고, 두께를 얇게 제조하는 것이 가능하여 휴대폰 부품의 소형화에 유리한 점 등의 여러 장점이 있기 때문에, 그 사용범위가 점차 넓어지고 있는 추세이다.
도 1은 일반적인 평편형 진동모터의 종단면도이며, 도 2는 일반적인 평편형 진동모터의 분해사시도로서, 종래의 평편형 진동모터(1)는 도 1과 2에 도시한 바와같이, 크게 회전부재인 로터 어셈블리(rotor assembly)(이하, 회전자이라함)(10)와, 고정부재인 스테이터 어셈블리(stator assembly)(이하, 고정자이라함)(20)및 이들이 수용되는 케이스(30)로 이루어진다.
즉, 상기 회전자(10)는 케이스(30)내에 회전가능하게 조립되는 편심회전구조물로서, 이는 상부기판(11), 권선코일(12), 중량체(13),절연물(14)및 정류자(15)로 이루어진다.
상기 상부기판(11)은 패턴회로가 형성되지 않은 상부면에 적어도 하나이상의 권선코일(12)을 구비하고, 상기 권선코일(12)의 근방에는 중량체(13)가 편심배치되며, 상기 권선코일(12)과 중량체(13)는 인서트 사출성형되는 절연물(14)의 내부에 외부환경으로부터 보호될 수 있도록 몰딩된다.
여기서, 상기 중량체(13)는 모터구동시 편심량을 극대화시킬 수 있도록 편심배치되며, 텅스텐과 같은 고비중을 갖는 재질로 이루어진다.
또한, 패턴회로가 형성되는 상부기판(11)의 하부면에는 원주방향으로 일정간격을 두고 다수개로 분할된 세그먼트(segment)로 이루어져 접촉면이 하부로 노출되는 정류자(15)를 구비하며, 상기 정류자(15)의 각 세그먼트는 상기 고정자(20)에 구비되는 한쌍의 브러쉬(25)의 상단과 탄력적으로 접촉된다.
한편, 상기 고정자(20)는 하향개방된 케이스(30)의 하부를 차단하도록 조립되는 브라켓(35)상에 구비되는 고정구조물로서, 하부기판(21), 마그네트(22), 전원공급부(23)및 브러쉬(25)로 이루어진다.
상기 하부기판(21)은 상기 브라켓(35)의 상부면에 장착되고, 상기 마그네트(22)는 상기 회전자(10)의 권선코일(12)과 서로 대응하는 브라켓(35)의 상부면에 원주방향으로 N,S극이 교대로 착자되어 환고리형상으로 구비되며, 외부전원공급용 리드선(미도시)과 전기적으로 연결되는 전원공급부(23)는 상기 상부기판(21)의 상부면 일측에 구비된다.
또한, 패턴회로가 형성된 하부기판(21)의 상부면에는 상기 고정자(10)의 정류자(15)에 상단이 탄력지지되는 한쌍의 브러쉬(25)가 구비되며, 상기 하부기판(21)에 하단이 고정되는 브러쉬(25)의 각 타단은 서로 다른 극성인 양극(+), 음극(-)이 각각 공급되도록 상기 전원공급부(23)의 양극단자(23a)와 음극단자(23b)와 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 회전자(10)는 상기 브라켓(35)의 상부면 중심에 수직하게 구비되는 샤프트(31)에 베어링부재(32)를 매개로 하여 회전가능하게 조립되고, 상기 베어링부재(32)는 상기 회전자(20)의 절연물(14)에 매입되며, 상기 샤프트(31)의 상,하단은 상기 브라켓(35)의 상부면과 케이스(10)의 하부면에 구비되는 축지지부(31a)(31b)에 각각 지지된다.
이러한 종래 진동모터(1)에서 전원공급부(23)와 권선코일(12)사이를 전기적으로 연결되도록 정류자(15)에 상단이 탄력적으로 접촉되는 브러쉬(25)는 상기 샤프트(31)에 간섭되지 않도록 원호형으로 이루어져 한쌍으로 배치되며, 도 3에 도시한 바와같이, 상기 하부기판(21)에 고정되는 지지편(25a), 상기 지지편(25a)의 일단으로부터 상방으로 경사지게 연장되는 경사편(25b)및 이로부터 연장되어 정류자(15)에 접촉되는 호형단면상의 밴딩편(25c)으로 이루어진다.
이에 따라, 외팔보의 형태를 갖는 한쌍의 브러쉬(25)는 상기 밴딩편(25c)이 정류자(15)에 탄력적으로 접촉된 상태에서 경사편(25b)은 일방향 회전되는 회전자(10)에 의해 직하방으로 전달되는 외력을 견디면서 밴딩편(25b)과 정류자(15)의 접촉을 유지하도록 하였다.
그러나, 상기 브러쉬(25)는 장시간 사용되거나 급격한 온도변화나 습도변화가 발생되는 경우, 정류자(15)의 간극사이를 통과하면서 발생되는 충격력및 회전자(10)로부터 전달되는 직하방으로 내리누르는 외력에 의해서 상기 경사편(25b)이 하부로 처지거나, 하부처짐변형이 유지되는 영구변형이 발생되었다.
상기와 같이 브러쉬(25)가 하부로 처지는 현상하게 되면, 상기 브러쉬(25)의 밴딩편(25a)가 정류자(15)로부터 이격되어 비접촉되면서 안정적인 접촉상태를 유지할 수 없기 때문에, 상기 전원공급부(23)를 통해 공급되는 전류가 브러쉬(25), 정류자(15)를 통해 권선코일(12)로 전달되지 못하는 무통전 현상이 발생하게 되며, 이로 인해 회전자(10)가 회전하지 않게 되고, 안정된 모터구동을 지속적으로 유지할 수 없게 되는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 전원공급부와 권선코일사이를 전기적으로 연결하도록 정류자에 상단이 탄력지지되는 브러쉬의 하부처짐을 최소화하고, 영구변형을 방지하여 무접점에 의한 무통전현상을 방지하며, 모터구동을 안정적으로 유지할 수 있는 평편형 진동모터의 브러쉬를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,
권선코일, 중량체, 정류자가 상부기판의 상,하부면에 구비되어 케이스의 샤프트에 편심회전가능하게 배치되는 회전자와, 하부기판의 상부면에 마그네트, 전원공급부를 구비한 고정자사이에서 상기 정류자에 접하여 전류를 통전시키는 브러쉬에 있어서,
상기 전원공급부로부터 서로 다른 극성이 각각 공급되는 좌우한쌍의 브러쉬부재를 갖추고, 상기 각각의 브러쉬부재는 수직방향의 하중을 견딜수 있도록 수직한 몸체를 갖추어 상기 정류자의 하부면과 2개의 접점을 형성하고, 상기 하부기판과 하나의 고정점을 형성하는 좌우대칭구조의 양팔보형상으로 구비됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터의 브러쉬를 마련함에 의한다.
바람직하게는 상기 브러쉬부재는 상기 하부기판에 고정되는 하단으로부터 좌우양측으로 경사지게 연장되는 경사편과, 상기 경사편의 상단으로부터 상기 정류자측로 수직하게 연장되는 수직편및 상기 정류자의 하부면과 접촉되는 상단이 굴곡형성되는 접촉편으로 구성된다.
보다 바람직하게는 상기 수직편은 파형단면상으로 형성된다.
보다 바람직하게는 상기 수직편은 상기 정류자의 직하부에 대응 위치된다.
보다 바람직하게는 상기 접촉편은 상기 정류자의 하부면과 점접촉되도록 상부면에 엠보싱부를 형성한다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 브러쉬를 채용한 평편형 진동모터의 종단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 브러쉬를 채용한 평편형 진동모터의 분해사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 브러쉬를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 편평형 진동모터의 브러쉬가 고정자에 구비된 평면도이다.
즉, 본 발명의 브러쉬(1)는 도 4 내지 7에 도시한 바와같이, 전원인가시 진동을 발생시키는 진동모터(100)의 회전자(110)와 고정자(120)사이에서 상기 회전자(110)의 권선코일(112)에 전류를 인가하도록 정류자(115)에 상단이 접촉되고, 전원공급부(123)의 양극단자(123a)와 음극단자(123b)와 각각 전기적으로 연결되는 좌우한쌍의 브러쉬부재(125a)(125b)로 구성된다.
이러한 브러쉬(125)가 채용되는 진동모터(100)는 도 4와 5에 도시한 바와같이, 회전구조물인 회전자(110), 고정구조물인 고정자(120)및 이들이 수용되는 케이스(130)로 구성된다.
상기 회전자(110)는 상기 케이스(130)의 사프트(131)와 베어링부재(132)를 매개로 편심회전가능하게 구비되는 회전체이며, 다양한 회로가 패턴인쇄된 상부기판(111)의 상부면에 전원인가시 자속을 발생시키도록 코일부재가 복수개 권선되는 권선코일(112)을 적어도 하나이상 구비되고, 상기 권선코일(12)의 근방에는 고비중의 중량체(113)을 상부기판(111)의 일측에 편중배치한다.
그리고, 상기 권선코일(112)과 중량체(113)는 상기 회전자의 편심하중을 증대하기 위해서 레진과 같은 절연물(114)로서 일체로 성형되며, 상기 절연물(114)의 사출성형시 그 하부면에 상기 상부기판(111)도 일체로 구비된다.
상기 상부기판(11)의 하부면 중심부에는 원주방향으로 일정간격을 두고 다수개로 분할된 세그먼트(segment)로 이루어져 접촉면이 하부로 노출되는 정류자(115)를 구비하며, 상기 정류자(115)는 통상적으로 고정자(120)에 구비되는 마그네트(122)의 자극수에 대하여 2배의 갯수로 분할된 세그먼트로 갖추어진다.
또한, 상기 고정자(20)는 상기 케이스(130)의 개방된 하부에 조립되는 브라켓(135)의 상부면에 하부기판(121)을 구비하고, 상기 회전자(110)의 권선코일(112)과 서로 대응하는 브라켓(135)의 상부면 외주근방에는 원주방향으로 N,S극이 교대로 착자된 마그네트(122)를 구비하며, 상기 마그네트(122)는 N,S극이 2n개 즉 2개, 4개, 6개 .... 가 교대로 착자되는 영구자석이며, 상기 마그네트(122)의 자극수는 배치되는 극수에 따라서 내부의 부품수도 증가됨을 감안하여 부품구성이 간소화될 수 있도록 대략 2 내지 6개로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 하부기판(121)의 일측에는 외부전원공급용 리드선(미도시)과 전기적으로 연결되어 상기 브러쉬(125)측으로 서로 다른 극성인 양극(+), 음극(-)을 각각 공급하도록 양,음극단자(123a)(123b)를 갖는 전원공급부(123)를 구비한다.
한편, 상기 회전자(110)의 권선코일(112)측으로 전류를 통전시키도록 상기 정류자(115)에 상단이 접하는 브러쉬(125)는 도 6과 7에 도시한 바와같이, 상기 하부기판(121)의 중앙부에 관통형성된 개구부근방에 하단이 고정되는 좌우한쌍의 브러쉬부재(125a)(125b)로 구성된다.
이러한 브러쉬부재(125a)(125b)는 상기 전원공급부(123)의 양극단자(123a)와 음극단자(123b)로부터 서로 다른 극성인 양극과 음극이 각각 공급되도록 상기 양극, 음극단자(123a)(123)로부터 연장되어 상기 하부기판(121)의 상부면에 인쇄되는 도전성 연결패턴(126a)(126b)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 각각의 브러쉬부재(125a)(125b)는 상기 정류자(115)의 하부면에 접하는 상단과 상기 하부기판(121)의 상부면에 고정되는 하단사이에서 회전자(110)로부터 전달되는 수직방향의 하중을 충분히 견딜 수 있도록 수직한 몸체를 갖추어 구성된다.
또한, 각각의 브러쉬부재(125a)(125b)는 상기 정류자(115)의 하부면에 접하는 상단이 2개의 접점을 형성하고, 상기 하부기판(121)의 상부면에 접하는 하단이 하나의 고정점을 형성하는 좌우대칭구조의 양팔보형상으로 구비된다.
이러한 브러쉬부재(125a)(125b)는 경사편(124a), 수직편(124b)및 접촉편(124c)로 구성되는바, 상기 경사편(124a)은 상기 하부기판(121)의 상부면에 고정되는 하단으로부터 좌우양측으로 경사지게 일정길이 연장되어 상기 정류자(115)의 하부면과 브러쉬부재(125a)(125b)의 각 상단이 서로 탄력적으로 접촉되는 탄성력을 발생시키며, 상기 수직편(124b)은 상기 경사편(124a)의 상단으로부터 상기 정류자(115)의 하부면에 대하여 수직하게 일정길이 연장형성되어 수직방향의 외력에 의한 하부처짐및 변형을 최소화하며, 상기 접촉편(124c)은 정류자(115)의 하부면과 접촉되는 방향의 반대되는 방향으로 일정곡률 굴곡형성되어 상기 정류자(115)의 직하부에 대응배치되어 그 하부면과 접촉된다.
여기서, 상기 브러쉬부재(125a)(125b)의 각 수직편(124b)은 수직방향의 외력에 의한 하부처짐및 변형을 최소화시키도록 수축시 상방향으로 탄성력을 발생시키는 파형단면상으로 형성되며, 상기 접촉편(124c)과 정류자(115)가 접하는 접점으로부터 직하방으로 전달되는 외력을 견딜 수있도록 상기 정류자(115)의 직하부에 배치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 정류자(115)의 하부면과 직접적으로 접촉되는 접촉편(124c)의 상부면에는 상기 정류자(115)의 하부면과 점접촉되도록 엠보싱부를 돌출형성하여도 좋다.
이러한 브러쉬(125)는 환고리형상으로 배치되는 마그네트(122)와 간섭되지 않도록 그 내주에 배치되고, 상단의 접촉편(124c)은 상기 정류자(115)과 탄력적으로 접하여 지지되도록 상기 마그네트(13)의 상부면보다 높고 경사지게 위치된다.
상기한 구성의 브러쉬(125)를 갖는 평편형 진동모터(100)의 전원공급부(123)에 전원이 공급되면, 상기 전원공급부(123)의 양극, 음극단자(123a)(123b)와 각각 도전성 연결패턴(126a)(126b)을 매개로 전기적으로 연결된 브러쉬(125)의 양극용 브러쉬부재(125a)와 음극용 브러쉬부재(125b)측으로 양극과 음극의 서로 다른 극성의 전원이 인가된다.
그리고, 상기 브러쉬부재(125a)(125b)에 공급된 전원은 상기 회전자의 정류자의 하부표면과 상기 브러쉬부재(125a)(125b)를 구성하는 각 접촉편(124c)이 서로 항상 접하여 미끄럼 접촉상태를 유지하기 때문에, 상기 브러쉬부재(125a)(125b), 정류자(115)를 통하여 권선코일(112)측으로 공급되어 전자기력을 발생시킨다.
이에 따라, 상기 권선코일(112)과 마그네트(122)사이에 발생되는 전자기력에 의해 회전자(110)는 샤프트(131)를 회전중심으로 하여 일방향으로 회전구동되기 시작하며, 회전되는 회전자(110)는 중량체가 편심배치된 상태에서 회전구동되면서 편심구동력을 발생시키고, 이때 발생되는 편심구동력이 상기 샤프트(131)를 통하여 외부로 전달되어 기기전체를 진동시키게 된다.
한편, 상기 회전자(110)의 편심회전구동이 가능하도록 상기 회전자(110)의 하부면에 장착되는 정류자(115)에 상단이 항상 탄력적으로 접촉되는 좌우한쌍의 브러쉬부재(125a)(125b)에는 모터의 구동및 미구동에 관계없이 항상 상기 회전자의 자중방향인 수직방향으로 외력이 전달된다.
그러나, 상기 각각의 브러쉬부재(125a)(125b)는 상기 하부기판(121)과 하나의 고정점을 형성하도록 하단이 고정되고, 상기 정류자(115)의 하부면과 2개의 접점을 형성하도록 상단의 접촉편(124c)이 접하는 좌우대칭구조의 양팔보형상으로 구비되기 때문에, 상기 회전자(110)로부터 수직방향으로 전달되는 외력은 상기 브러쉬부재(125a)(125b)의 각 접촉편(124c)이 접하는 4개의 접점을 통하여 고르게 분산되어 수직방향의 외력에 의한 브러쉬(125)의 하부처짐을 최소화한다.
또한, 상기 브러쉬부재(125a)(125b)는 상기 정류자(115)의 하부면에 접하는 접촉편(124c)과 상기 하부기판(121)의 상부면에 고정되는 경사편(124a)사이에 구비되는 수직편(124b)은 상기 접촉편(124c)이 접하는 4개의 접점을 통하여 고르게 분산되어 수직방향으로 전달되는 외력을 충분히 견딜수 있도록 수직한 몸체로 구성되어 있기 때문에, 수직방향의 외력에 의한 브러쉬부재(125a)(125b)의 하부처짐과 영구변형을 최소화할 수 있는 것이다.
이에 따라, 상기 정류자와 브러쉬간의 접촉상태를 장시간 유지하여 무접점에 의한 무통전현상을 방지하여 진동모터의 구동을 안정적으로 유지할 수 있는 것이다.
상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 권선코일과 전원공급부사이를 전기적으로 연결되도록 회전자의 정류자에 상단이 접촉되는 브러쉬를 정류자와 4개의 접점을 형성하고, 수직한 몸체의 수직편을 가지며, 좌우대칭구조의 양팔보형상으로 이루어진 한쌍의 브러쉬부재로 구성함으로서, 회전자로부터 직하방으로 전달되는 수직방향의 외력이 4개의 접점을 통하여 고르게 분산되고, 분산된 외력이 접촉편과 경사편사이에 형성된 수직한 몸체의 수직편에 의해서 충분히 견딜수 있기 때문에, 브러쉬부재의 하부처짐및 영구변형을 최소화하면서 정류자와 브러쉬간의 접촉상태를 장시간 유지하여 무접점에 의한 무통전현상을 방지할 수 있는 것이다. 이로 인하여 모터의 구동을 안정적으로 유지하여 제품의 신뢰성을 향상시키고, 진동모터의 사용수명을 종래에 비하여 연장할 수 있는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.
도 1은 일반적인 진동모터의 종단면도이다.
도 2는 일반적인 평편형 진동모터의 분해사시도이다
도 3는 일반적인 평편형 진동모터에 구비되는 브러쉬의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 브러쉬를 채용한 평편형 진동모터의 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 브러쉬를 채용한 평편형 진동모터의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 브러쉬를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 편평형 진동모터의 브러쉬가 고정자에 구비된 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 회전자 111 : 상부기판
112 : 권선코일 113 : 중량체
114 : 절연물 115 : 정류자
120 : 회전자 121 : 하부기판
122 : 마그네트 123 : 전원공급부
124a : 경사편 124b : 수직편
124c : 접촉편 125a,125b : 브러쉬부재
130 : 케이스 131 : 샤프트
Claims (5)
- 권선코일, 중량체, 정류자가 상부기판의 상,하부면에 구비되어 케이스의 샤프트에 편심회전가능하게 배치되는 회전자와, 하부기판의 상부면에 마그네트, 전원공급부를 구비한 고정자사이에서 상기 정류자에 접하여 전류를 통전시키는 브러쉬에 있어서,상기 전원공급부로부터 서로 다른 극성이 각각 공급되는 좌우한쌍의 브러쉬부재를 갖추고, 상기 각각의 브러쉬부재는 수직방향의 하중을 견딜수 있도록 수직한 몸체를 갖추어 상기 정류자의 하부면과 2개의 접점을 형성하고, 상기 하부기판과 하나의 고정점을 형성하는 좌우대칭구조의 양팔보형상으로 구비됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터의 브러쉬.
- 제 1항에 있어서,상기 브러쉬부재는 상기 하부기판에 고정되는 하단으로부터 좌우양측으로 경사지게 연장되는 경사편과, 상기 경사편의 상단으로부터 상기 정류자측으로 수직하게 연장되는 수직편및 상기 정류자의 하부면과 접촉되는 상단이 굴곡형성되는 접촉편으로 구성됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터의 브러쉬.
- 제 2항에 있어서,상기 수직편은 파형단면상으로 형성됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터의 브러쉬.
- 제 2항에 있어서,상기 수직편은 상기 정류자의 직하부에 대응 위치됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터의 브러쉬.
- 제 2항에 있어서,상기 접촉편은 상기 정류자의 하부면과 점접촉되도록 상부면에 엠보싱부를 형성함을 특징으로 하는 평편형 진동모터의 브러쉬.
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