KR20050086149A - 평편형 진동모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평편형 진동모터에 관한 것으로, 케이스와 그 하부에 조립되는 브라켓사이에 지지되는 샤프트; 상기 케이스내에 배치되는 상부기부의 상부면에 A,B상 권선코일과 그 근방에 편심배치되는 중량체를 구비하고, 상기 A,B상 권선코일의 일단과 타단이 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 세그먼트를 갖는 정류자를 상기 상부기부의 하부면에 구비하는 회전자; 상기 A,B상 권선코일과 대응하는 마그네트를 하부기부의 상부면에 갖추고, 외부전원이 공급되는 전원공급부와 전기적으로 연결되어 상기 세그먼트에 접촉되는 한쌍의 브러쉬를 구비하는 고정자;및 상기 A상 권선코일이 일단이 연결되는 세그먼트와 상기 B상 권선코일의 타단이 연결되는 세그먼트사이를 전기적으로 연결하여 무통전구간에서 통전구간으로 상기 회전자를 회전시킬수 있는 전자기력을 발생시키도록 상기 상부기부에 형성되는 패턴코일;을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의하면, 모터기동및 모터구동시 발생되는 불기동현상을 제거하여 모터기동및 구동을 원활하고, 안정적으로 수행하고, 권선코일을 단일권선으로 대체하여 조립공정을 단순화하여 인건비및 재료비를 줄일 수 있다.

Description

평편형 진동모터{A FLAT TYPE VIBRATION MOTOR}
본 발명은 평편형 진동모터에 관한 것으로, 보다 상세히는 모터기동및 모터구동시 발생되는 불기동현상을 제거하여 모터기동및 구동을 원활하고, 안정적으로 수행하고, 권선코일을 단일권선으로 대체하여 조립공정을 단순화하여 인건비및 재료비를 줄일 수 있고, 조립구조를 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있는 평편형 진동모터에 관한 것이다.
일반적으로 통신기기에서 착신을 하기 위해 많이 사용되는 것이 벨소리와 진동이다. 진동을 위해서는 소형의 진동모터를 구동시켜 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기전체가 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 종단면도로서, 종래 평편형 진동모터(1)는 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, 패턴회로가 형성되지 않은 상부기판(11)의 상부면에는 코일이 복수회 권선된 권선코일(12)(14)을 구비하고, 상기 권선코일(12)(14)의 근방에는 중량체(13)가 편심배치되며, 상기 권선코일(12)(14)과 중량체(13)는 인서트 사출성형되는 절연물(16)의 내부에 외부환경으로부터 보호될 수 있도록 몰딩처리된다.
또한, 패턴회로가 형성되는 상부기판(11)의 하부면에는 원주방향으로 일정간격을 두고 다수개로 분할된 세그먼트(segment)(15a)(15b)(15c)(15d)로 이루어져 접촉면이 하부로 노출되는 정류자(15)를 구비하며, 상기 정류자(15)중 일부 세그먼트는 상기 고정자(20)에 구비되는 브러쉬(25)의 양극,음극용 브러쉬(25a)(25b)의 상단과 탄력적으로 접촉된다.
한편, 상기 고정자(20)는 하향개방된 케이스(30)의 하부를 차단하도록 조립되는 브라켓(35)상에 구비되는 고정구조물로서, 상기 브라켓(35)의 상부면에 구비되는 하부기판(21)에는 원주방향으로 N,S극이 교대로 착자된 환고리형상의 마그네트(22)가 구비되며, 외부전원공급용 리드선(24a)(24b)과 브러쉬(25)사이를 전기적으로 연결하는 전원공급부(23)는 상기 하부기판(21)의 상부면 일측에 구비되는 양극,음극단자(23a)(23b)로 구성된다.
또한, 상기 브러쉬(25)는 양극,음극용 브러쉬부재(25a)(25b)로 분할구성되며, 이들은 다른 극성인 양극(+), 음극(-)이 각각 공급되도록 상기 전원공급부(23)의 양극단자(23a)와 음극단자(23b)와 각각 전기적으로 연결구성된다.
한편, 상기 회전자(10)는 상기 브라켓(35)의 상부면 중심에 수직하게 구비되는 샤프트(31)에 끼워지고, 상기 회전자(10)에 일체로 구비되는 베어링부재(32)를 매개로 하여 회전가능하게 조립되고, 상기 샤프트(31)의 상,하단은 상기 브라켓(35)의 상부면과 케이스(10)의 하부면에 지지된다.
이러한 구성을 갖는 진동모터(1)의 구동은 상기 고정자(20)의 전원공급부(23)를 통해 입력된 전원이 브러쉬(25)를 거쳐 정류자(15)로 공급되고, 상기 정류자(15)에 공급된 전원은 양극,음극용으로 분할된 브러쉬와 이에 맞추어 다수개로 분할된 정류자(15)의 선택적인 접촉에 의해 상기 권선코일(12)(14)측으로 번갈아 가면서 전달된다.
상기 권선코일(12)(14)과 상기 마그네트(22)간의 상호작용에 의해 샤프트(31)를 중심으로 상기 회전자(10)는 일방향으로 회전구동된다. 이때, 상기 회전자(10)는 샤프트(31)에 대하여 편심회전되면서 측압을 발생시키고, 이러한 측압은 상기 샤프트(31)의 상,하단을 지지하는 케이스(30)와 브라켓(35)에 진동력으로 전달되어 착신감지가 가능해지는 것이다.
상기와 같은 모터구동을 위해서, 상기 브러쉬(25)의 브러쉬(25a)(25b)와 상기 정류자(15)의 세그먼트(15a)(15b)(15c)(15d)간의 접촉에 의하여 상기 권선코일(12)(14)측으로 전원을 공급하는 종래의 방법은 도 2(a)에 도시한 바와같이, 상기 세그먼트(15a)(15b)(15c)(15d)의 갯수에 따라 설정되는 전기각(θ)에 맞추어 상기 권선코일(12)에 권선된 코일의 일단과 타단이 각각 연결되는 세그먼트(15a)(15c)와, 또다른 권선코일(14)에 권선된 코일의 일단과 타단이 연결되는 세그먼트(15b)(15d)에 대하여 상기 음극, 양극용 브러쉬부재(25a)(25b)가 항상 정확하게 일치하여 대응접촉해야만 한다.
그러나, 상기한 구성을 갖는 진동모터의 기동및 구동시 도 2(b)에 도시한 바와같이, 상기 양극,음극용 브러쉬(25a)(25b)중 어느 한쪽의 브러쉬(25b)가 사전에 설정된 전기각(θ)으로부터 벗어나 정해진 세그먼트(15c)에 접촉되지 않고, 점선으로 도시된 브러쉬와 같이, 인접하는 다른 세그먼트(15b)(15d)에 접촉하게 되면, 상기 권선코일(12)(14)을 통전시키는 전기회로가 단선되기 때문에, 그 지점에서 전원공급이 일시 차단되는 무통전구간인 불기동점(dead point)이 발생되어 모터의 기동및 구동을 일시 중단하거나 완전히 중단시키고, 이로 인해 모터기능을 상실하게 되는 치명적인 문제점이 발생하였다.
이러한 불기동현상은 상기 브러쉬(25a)(25b)와 대응접촉되는 세그먼트(15a)(15b)(15c)(15d)가 일정한 전기각(θ)인 90° 또는 180°에 맞추어 항상 정확히 접촉되도록 상기 회전자(10)와 고정자(20)에 정류자(15)와 브러쉬(25)를 조립하지 못하는 조립불량이나 설계오차에 의하여 유발되거나, 각 세그먼트(15a)(15b)(15c)(15d)사이의 간극을 통과하면서 발생되는 충격력에 의해 브러쉬(25)가 변형되어 정류자(15)와의 접점위치가 변경되면서 발생될 수 있는 것이다.
이에 따라, 종래에는 상기와 같은 불기동점에 의한 모터의 불기동현상을 방지하기 위해서, 도 3에 도시한 바와같이, 상기 권선코일(12)(14)을 구성하는 코일을 2개의 코일(12a)(12b)(14a)(14b)로 2중권선하고, 서로 직렬로 연결된 코일(12a)(12b)과 또다른 코일(14a)(14b)이 공통으로 접속되는 지점에 중성점(N)을 갖도록 결선함으로서, 음극, 양극용 브러쉬(25a)(25b)가 설정된 전기각(θ)을 벗어나더라도 불기동점이 형성되지 않고 통전이 가능한 전기적인 회로를 이룰 수 있는 것이다.
그러나, 불기동점이 발생되는 현상을 방지하기 위해서 권선코일(12)(14)을 2중 코일로 각각 권선하여 중성점(N)을 형성하는 종래의 방법은 권선기(미도시)를 이용하여 코일)을 이중으로 권선한 다음 중성점(N)을 형성하기 위한 결선을 위해서 작업자가 권선코일(12)(14)에 2중으로 권선된 각 코일(12a)(12b)(14a)(14b)을 정리하는 선정리작업을 반드시 수반해야만 하기 때문에, 코일권선및 정리작업이 매우 번거로워 작업생산성을 저하시키고, 코일사용량이 많아져 제조원가를 상승시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 모터기동및 구동시 발생되는 불기동현상에 의한 기동, 구동불량을 제거하여 모터기동및 구동을 안정적으로 수행할 수 있는 편평형 진동모터를 제공하고자 한다.
본 발명의 또다른 목적은 회전자에 구비되는 권선코일을 단선코일화하여 조립공정을 단순화하고, 제조원가를 절감할 수 있는 평편형 진동모터를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,
케이스와 그 하부에 조립되는 브라켓사이에 지지되는 샤프트;
상기 케이스내에 배치되는 상부기부의 상부면에 A,B상 권선코일과 그 근방에 편심배치되는 중량체를 구비하고, 상기 A,B상 권선코일의 일단과 타단이 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 세그먼트를 갖는 정류자를 상기 상부기부의 하부면에 구비하는 회전자;
상기 A,B상 권선코일과 대응하는 마그네트를 하부기부의 상부면에 갖추고, 외부전원이 공급되는 전원공급부와 전기적으로 연결되어 상기 세그먼트에 접촉되는 한쌍의 브러쉬를 구비하는 고정자;및
상기 A상 권선코일이 일단이 연결되는 세그먼트와 상기 B상 권선코일의 타단이 연결되는 세그먼트사이를 전기적으로 연결하여 무통전구간에서 통전구간으로 상기 회전자를 회전시킬수 있는 전자기력을 발생시키도록 상기 상부기부에 형성되는 패턴코일;을 포함함을 특징으로 하는 평편형 진동모터를 마련함에 의한다.
바람직하게는 상기 A,B상 권선코일은 하나의 코일부재가 복수회 권선되는 단선코일로 구성된다.
바람직하게는 상기 상부기부는 상기 세그먼트와 패턴코일이 하부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판이다.
바람직하게는 상기 상부기부의 상부면에는 상기 권선코일과 중량체가 내부에 일체로 몰딩되는 절연물이 추가 포함된다.
바람직하게는 상기 하부기부는 상기 전원공급부와 상기 브러쉬사이를 전기적으로 연결하는 패턴회로가 상부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판이다.
바람직하게는 상기 마그네트는 원주방향으로 N,S극이 교대로 착자된 환고리형상의 자석부재이다.
바람직하게는 상기 패턴코일은 상기 A,B상 권선코일중 어느 하나와 대응되는 상부기부의 하부면에 적어도 하나이상 형성된다.
보다 바람직하게는 상기 A,B상 권선코일중 어느 하나와 대응되는 상부기부에 형성되는 패턴코일은 해당하는 권선코일의 권선방향과 동일한 방향으로 권선된다.
또한, 본 발명은
케이스와 그 하부에 조립되는 브라켓사이에 지지되는 샤프트;
상기 케이스내에 배치되는 상부기부의 상부면에 A,B상 권선코일과 그 근방에 편심배치되는 중량체를 구비하고, 상기 A,B상 권선코일의 일단과 타단이 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 세그먼트를 갖는 정류자를 상기 상부기부의 하부면에 구비하는 회전자;
상기 A,B상 권선코일과 대응하는 마그네트를 하부기부의 상부면에 갖추고, 외부전원이 공급되는 전원공급부와 전기적으로 연결되어 상기 세그먼트에 접촉되는 한쌍의 브러쉬를 구비하는 고정자;및
상기 A상 권선코일의 일단이 연결되는 세그먼트와 상기 B상 권선코일의 타단이 연결되는 세그먼트사이를 전기적으로 연결하는 제 1패턴회로의 길이중간에 제 1수동소자를 갖추고, 상기 A상 권선코일의 타단이 연결되는 세그먼트와 상기 B상 권선코일의 일단이 연결되는 세그먼트사이를 전기적으로 연결하는 제 2패턴회로의 길이중간에 제 2수동소자를 갖추어 무통전구간에서 통전구간으로 상기 회전자를 회전시키는 회전력을 발생시킬수 있도록 상기 A,B상 권선코일에 전류가 공급되는 바이패스회로부;를 포함함을 특징으로 하는 평편형 진동모터를 마련함에 의한다.
바람직하게는 상기 A,B상 권선코일은 하나의 코일부재가 복수회 권선되는 단선코일로 구성된다.
바람직하게는 상기 상부기부는 상기 세그먼트와 패턴회로가 하부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판이다.
바람직하게는 상기 상부기부의 상부면에는 상기 권선코일과 중량체가 내부에 일체로 몰딩되는 절연물이 추가 포함된다.
바람직하게는 상기 하부기부는 상기 전원공급부와 상기 브러쉬사이를 전기적으로 연결하는 패턴회로가 상부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판이다.
바람직하게는 상기 마그네트는 원주방향으로 N,S극이 교대로 착자된 환고리형상의 자석부재이다.
바람직하게는 상기 하부기부는 상기 전원공급부와 상기 브러쉬사이를 전기적으로 연결하는 패턴회로가 상부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판이다.
바람직하게는 상기 제 1,2수동소자는 저항으로 구성된다.
바람직하게는 상기 제 1,2수동소자는 인덕터로 구성된다.
바람직하게는 상기 제 1,2수동소자는 캐패시터로 구성된다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 1실시예를 도시한 분해사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 1실시예에 채용되는 회전자의 배면도이며, 도 6(a)(b)는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 1실시예에서 브러쉬와 정류자가 접촉되는 상태도이다.
본 발명의 평편형 진동모터(100)는 도 4에 도시한 바와같이, 전원인가시 고정자(120)에 대하여 편심된 회전자(110)가 구동될때 샤프트(131)에서 유발되는 측압으로서 진동을 발생시키는 것으로써, 이러한 진동모터(100)는 회전자(110), 고정자(120)및 케이스(130)로 구성된다.
즉, 상기 회전자(110)는 상기 케이스(130)의 내부공간을 하부에서 차단하는 브라켓(135)의 상부면과 상기 케이스(130)의 하부면사이에 상,하 양단이 각각 지지되는 샤프트(131)의 베어링부재(132)를 매개로 하여 편심회전가능하게 조립되는 회전구조물이다.
이러한 회전자(110)는 상기 케이스(130)내에 배치되는 상부기부(111)의 상부면에 A상권선코일(112)과 B상권선코일(114)이 각각 구비되고, 상기 A상,B상 권선코일(112)(114)사이 또는 그 근방에 텅스텐과 같이 비중이 높은 소재로 이루어진 중량체(113)가 편중배치되며, 상기 A상,B상 권선코일(112)(114)과 중량체(113)는 상기 상부기부(111)의 상부면에 레진과 같은 절연소재로서 몰딩되는 절연물(116)의 내부에 일체로 구비된다. 이에 따라, 상기 샤프트(131)에 대하여 베어링부재(132)를 매개로 조립되는 회전자(110)는 편심된 무게중심을 갖추어 회전구동시 편심회전되는 것이다.
상기 A상,B상 권선코일(112)(114)은 하나의 코일을 일방향으로 다수회 권선한 단선코일로 각각 구성됨에 따라, 미도시된 권선기로서 코일을 권선하고 상기 권선코일(112)(114)의 일단(112a)(112b)과 타단(114a)(114a)을 상기 정류자(115)의 세그먼트(115a)(115b)(115c)(115d)에 연결하는 작업을 간편하고, 신속하게 수행할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 상부기부(111)의 하부면에는 정류자(115)가 구비되는바, 상기 정류자(115)는 상기 A,B상 권선코일(112)(114)에 관련되는 복수개의 세그먼트(115a)(115b)(115c)(115d)가 동일한 간극을 두고 원주방향으로 분할배치된다.
상기 A,B상권선코일(112)(114), 중량체(113)및 절연물(116)이 구비되는 상부기부(111)는 상기 정류자(115)의 세그먼트(115a)(115b)(115c)(115d)가 하부면에 인쇄되는 인쇄회로기판으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 A상권선코일(112)의 일단(112a)과 타단(112b)은 상기 정류자(115)의 세그먼트(115a)(115c)에 전기적으로 연결되고, 상기 B상권선코일(114)의 일단(114a)과 타단(114b)은 상기 정류자(115)의 나머지 세그먼트(115b)(115d)와 전기적으로 연결되는 한편, 상기 세그먼트(115a)(115b)(115c)(115d)는 일정한 전기각 (θ)을 두고 배치되는 양극,음극용 브러쉬(125a)(125b)와 번갈아 접촉되는 것이다.
여기서, 상기 양극, 음극용 브러쉬(12a)(125b)의 전기각(θ)은 상기 정류자(115)를 구성하는 세그먼트(115a)(115b)(115c)(115d)의 설치수에 따라 90˚ 또는 180˚로 형성된다.
그리고, 상기 고정자(120)는 상기 브라켓(135)의 상부면에 하부기부(121)와 마그네트(122)를 갖추며, 상기 마그네트(122)는 상기 권선코일(112)(114)과 서로 대응하는 브라켓(135)의 상부면에 원주방향으로 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.
상기 하부기부(121)의 일측단에는 외부전원공급용 리드선(124a)(124b)과 전기적으로 연결되어 외부전원이 공급되는 전원공급부(123)를 갖추고, 상기 전원공급부(123)는 서로 다른 극성의 전류가 통전되는 양극,음극단자(123a)(123b)로 분할구성된다.
그리고, 회전부재인 회전자(110)와 고정부재인 고정자(120)사이에 배치되는 브러쉬(125)는 상기 전원공급부(123)의 양극, 음극단자(123a)(123b)와 하단이 양극,음극용 패턴회로(126a)(126b)를 매개로 하여 전기적으로 연결되고, 상단이 상기 세그먼트(115a)(115b)(115c)(115d)의 하부면에 번갈아 접촉되도록 상기 하부기부(121)의 상부면에 구비된다.
여기서, 상기 하부기부(121)는 상기 전원공급부(123)의 양극,음극단자(123a)(123b)와 상기 브러쉬(125)의 양극,음극용 브러쉬(125a)(125b)사이를 전기적으로 연결하는 양극, 음극용 패턴회로(126a)(126b)가 상부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판으로 구비된다.
이러한 상기 양극,음극용 브러쉬(125a)(125b)는 상기 정류자(115)에 상단이 항상 탄력적으로 접촉될 수 있도록 상기 마그네트(122)의 최상부면보다 상단이 높고, 일정각도로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 정류자(115)가 형성되는 상부기부(111)의 하부면에는 불기동점에 의한 무통전구간의 발생시 상기 회전자(110)를 구동방향으로 통전이 가능한 구간으로 회전시킬수 있는 전자기력을 발생시키도록 패턴코일(140)을 구비한다.
상기 패턴코일(140)은 도 5와 6a에 도시한 바와같이, 상기 상부기부(111)의 상부면에 단선코일로 복수회 권선된 A상 권선코일(112)의 일단(112a)이 연결되는 세그먼트(115a)와 상기 B상 권선코일(114)의 타단(114b)이 연결되는 세그먼트(115d)사이를 전기적으로 연결하도록 양단이 상기 세그먼트(115a)(115d)에 접속되고, 코일상으로 감겨지는 형상의 패턴을 상부기부(111)의 하부면에 형성한다.
상기한 구성을 갖는 패턴코일(140)을 상기 A상 권선코일(112)과 B상 권선코일(114)중 어느 하나와 서로 대응되는 상부기부(111)하부면에 형성한 진동모터(100)는 고정자(120)에 대하여 회전자(110)가 회전되는 동안 상기 A상 권선코일(112)과 B상 권선코일(114)측으로 전류가 교대로 통전되면서 모터의 회전구동을 정상적으로 수행할 수 있는 것이다.
즉, 도 6(a)에 도시한 바와같이, 상기 브러쉬(125)의 양극, 음극용 브러쉬(125a)(125b)가 상기 정류자(115)의 세그먼트(115a)(115b)(115c)(115d)와 사전에 설정된 전기각(θ)을 유지하면서 접촉하게 되면, 상기 A상 권선코일(112)의 양단이 연결되는 세그먼트(115a)(115c)의 하부면에 상기 양극,음금용 브러쉬(125a)(125b)의 상단이 접촉되어 상기 전원공급부(123)로부터 제공되는 전류가 상기 A상 권선코일(112)의 일단(112a)에서 타단(112b)으로 통전되는 일련의 전류흐름을 형성하게 되는 반면에, 상기 B상 권선코일(114)에는 전류가 흐르지 않게 된다.
연속하여, 상기 양극, 음극용 브러쉬(125a)(125b)가 또다른 세그먼트(115b)(115d)와 전기각(θ)을 유지하면서 접촉되면, 상기 B상 권선코일(114)에 전류가 흐르는 반면에, 상기 A상 권선코일(112)에는 전류가 흐르지 않게 된다. 이에 따라, 상기 A상,B상 권선코일(112)(114)에 교대로 인가되는 전류에 의해 전자기장를 교대로 형성하고, 상기 마그네트(122)와의 상호작용에 의해 편심된 회전자(110)를 고정자(120)의 샤프트(131)를 중심으로 일방향 회전시키면서 진동을 발생시키는 것이다.
반면에, 도 6(b)에 도시한 바와같이, 상기 양극, 음극용 브러쉬(125a)(125b)가 상기 정류자(115)의 세그먼트(115a)(115b)(115c)(115d)와 사전에 설정된 전기각(θ)을 유지하지 못한 상태로 접촉하게 되면, 상기 A상 권선코일(112)의 일단(112a)이 연결되는 세그먼트(115a)의 하부면에는 상기 양극용 브러쉬(125a)가 접촉되는 반면에, 타단(112b)이 연결되는 세그먼트(115c)의 하부면에는 상기 음극용 브러쉬(125b)가 허용된 전기각(θ)을 벗어나면서 접촉되지 않기 때문에, 상기 전원공급부(123)의 전류가 상기 A상 권선코일(112)의 일단(112a)에서 타단(112b)으로 통전되는 일련의 전류흐름을 형성하지 못하게 되는 불기동현상인 무통전구간이 발생된다.
이러한 경우, A상 권선코일(112)의 무통전시 허용된 전기각(θ)을 벗어난 음극용 브러쉬(125b)는 B상 권선코일(114)의 타단(114b)이 연결되는 세그먼트(115d)에 접촉되고, 상기 양극용 브러쉬(125a)는 A상 권선코일(112)의 일단(112a)이 연결되는 세그먼트(115a)에 접촉되어 있다.
따라서, 도 7에 도시한 바와같이, 상기 세그먼트(115a)에 접촉된 양극용 브러쉬(125a)로 입력된 전류는 상기 또다른 세그먼트(115d)에 접촉된 음극용 브러쉬(125b)를 통해 출력되는 일련 전류흐름을 형성하기 때문에, 상기 세그먼트(115a)(115b)사이를 연결하는 패턴코일(140)에서 전자기장을 발생시킨다.
이때, 상기 패턴코일(140)과 마그네트(122)의 상호작용에 의해 발생되는 회전토크는 정상적인 회전토크보다는 작지만, 이를 이용하여 무통전구간에서 상기 회전자(110)를 원할한 회전구동이 이루어지도록 통전구간으로 이동시켜 모터를 안정적으로 구동시킬 수 있는 것이다.
여기서, 상기 패턴코일(140)은 상기 A,B상 권선코일(112)(114)중 어느 하나와 서로 대응되는 상부기부(111)의 하부면에 적어도 하나이상 형성되는 패턴부재이며, 이는 해당하는 권선코일(112)(114)의 권선방향과 동일한 방향으로 권선되는 형태를 갖추어야 한다.
도 8은 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 2실시예를 도시한 분해사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 2실시예에 채용되는 회전자의 배면도이며, 도 10(a)(b)는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 2실시예에서 브러쉬와 정류자가 접촉되는 상태도이다.
본 발명의 진동모터(100a)는 도 8 내지 10에 도시한 바와같이, 회전자(110), 고정자(120)및 케이스(130)로 구성되는 상기 진동모터(100)와 동일한 구성을 갖는바, 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
상기 진동모터(100a)의 특징은 번갈아 가면서 교대로 통전되는 A상 권선코일(112)과 B상권선코일(114)에 관련되는 세그먼트(115a)(115c)와 또다른 세그먼트(115b)(115d)사이에 제 1,2수동소자(151)(153)를 갖는 패턴회로(153)(154)를 연결구성함으로서 무통전에 의한 불기동현상을 제거하여 모터기동을 안정적으로 수행할 수 있는 것이다.
즉, 상기 회전자(110)에 구비되는 A,B상 권선코일(112)(114)은 하나의 코일을 일방향으로 다수회 권선한 단선코일로 각각 구성되며,상기 A상 권선코일(112)의 일단(112a)과 타단(112b)은 상기 상부기부(111)의 하부면에 구비되어 정류자(115)를 구성하는 복수개의 세그먼트(115a)(115b)(115c)(115d)중 일정 전기각(θ)을 두고 배치된 세그먼트(115a)(115c)와 전기적으로 연결된다.
상기 B상 권선코일(114)의 일단(114a)과 타단(114b)은 나머지 세그먼트(115b)(115d)에 각각 연결된다.
그리고, 모터의 불기동시 상기 회전자(110)를 무통전구간에서 통전구간으로 회전이동시키는 회전토크를 발생시킬 수 있도록 상기 A,B상 권선코일(112)(114)에 각각 최소한의 전류를 공급하는 바이패스회로부(150)를 상기 상부기부(111)에 구비한다.
즉, 상기 바이패스회로부(150)는 상기 A상 권선코일(112)의 일단(112a)이 연결되는 세그먼트(115a)와 상기 B상 권선코일(114)의 타단(114b)이 연결되는 세그먼트(115d)사이를 전기적으로 연결하는 제 1패턴회로(153)를 갖추고, 상기 제 1패턴회로(153)는 상기 하부기부(111)의 하부면에 인쇄되는 도전성 패턴부재이다.
이러한 제 1패턴회로(153)의 길이중간에는 입력측으로부터 입력되는 전류를 감소시켜 출력측으로 출력하는 제 1수동소자(151)를 갖추고, 상기 제 1수동소자(151)를 갖는 제 1패턴회로(153)는 그 양단이 연결되는 상기 세그먼트(115a)와 또다른 세그먼트(115d)사이에 최단거리로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 B상 권선코일(114)의 일단(114a)이 연결되는 세그먼트(115b)와 상기 A상 권선코일(112)의 타단(112b)이 연결되는 세그먼트(115c)사이를 전기적으로 연결하는 제 2패턴회로(154)를 갖추고, 상기 제 2패턴회로(154)도 제 1패턴회로(153)와 마찬가지로 상기 하부기부(111)의 하부면에 인쇄되는 도전성 패턴부재이다.
이러한 제 2패턴회로(154)의 길이중간에는 입력측으로부터 입력되는 전류를 감소시켜 출력측으로 공급하는 제 2수동소자(152)를 갖추고, 상기 제 2수동소자(152)를 갖는 제 2패턴회로(154)도 상기 제1패턴회로(153)와 마찬가지로 그 양단이 각각 연결되는 상기 세그먼트(115b)와 또다른 세그먼트(115c)사이에 최단거리로 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 구성을 갖는 바이패스회로부(150)를 상기 상부기부(111)하부면에 구비한 진동모터(100a)는 고정자(120)에 대하여 회전자(110)가 회전되는 동안 상기 A상 권선코일(112)과 B상 권선코일(114)측으로 전류가 교대로 통전되면서 모터의 회전구동을 정상적으로 수행할 수 있는 것이다.
즉, 도 10(a)에 도시한 바와같이, 상기 양극, 음극용 브러쉬(125a)(125b)가 상기 정류자(115)의 세그먼트(115a)(115c)와 사전에 설정된 전기각(θ)을 유지하면서 접촉하게 되면, 상기 A상 권선코일(112)의 일단(112a)과 타단(112a)이 연결되는 세그먼트(115a)(115c)에 상기 양극,음금용 브러쉬(125a)(125b)가 접촉되어 일련의 회로를 구성하게 된다.
이러한 경우, 도 11(a)에 도시한 바와같이, 상기 전원공급부(123)로부터 제공되는 전류중 일부(I1)는 상기 A상 권선코일(112)을 거쳐 통전되면서 정방향의 토크를 만들어 내는 동안, 상대적으로 적은 전류값을 갖는 나머지(Ib)도 상기 제 1수동소자(151), B상 권선코일(114)및 제 2수동소자(152)를 거쳐 통전된다. 이때, 상기 B상 권선코일(114)에서 발생되는 토크는 상기 A상 권선코일(112)에 비하여 상대적으로 미약하기 때문에 모터구동에 영향을 주지 않게 된다.
연속하여, 상기 양극, 음극용 브러쉬(125a)(125b)가 인접하는 또다른 세그먼트(115b)(115d)와 전기각(θ)을 유지하면서 정상적으로 접촉되면, 상기와 반대로 상기 B상 권선코일(114)에 대부분의 전류가 흐르는 반면에, 상기 A상 권선코일(112)에는 미약한 전류가 공급된다. 이에 따라, 상기 A상,B상 권선코일(112)(114)에 교대로 인가되는 전류에 의해 전자기장를 교대로 형성하고, 상기 마그네트(122)와의 상호작용에 의해 고정자(120)의 샤프트(131)를 중심으로 하여 편심된 회전자(110)를 일방향으로 회전시키면서 진동을 발생시키는 것이다.
한편, 도 10(b)에 도시한 바와같이, 상기 양극, 음극용 브러쉬(125a)(125b)가 사전에 설정된 전기각(θ)을 유지하지 못한 상태에서 비정상적으로 접촉하게 되면, 상기 세그먼트(115a)의 하부면에는 양극용 브러쉬(125a)가 접촉되는 반면에, 또다른 세그먼트(115c)의 하부면에는 음극용 브러쉬(125b)가 접촉되지 않기 때문에, 상기 전원공급부(123)의 전류가 상기 A상 권선코일(112)의 일단(112a)에서 타단(112b)으로 통전되는 일련의 전류흐름을 형성하지 못하게 되는 불기동현상이 유발되는 무통전구간이 발생된다.
이러한 경우, 무통전시 허용된 전기각(θ)을 벗어난 음극용 브러쉬(125b)는 B상 권선코일(114)의 일단(114a) 또는 타단(114b)이 연결되는 세그먼트(115b)(115d)에 비정상적으로 접촉되고, 상기 양극용 브러쉬(125a)는 A상 권선코일(112)의 일단(112a)이 연결되는 세그먼트(115a)에 정상적으로 접촉된다.
따라서, 도 11(b)에 도시한 바와같이, 상기 세그먼트(115a)에 접촉된 양극용 브러쉬(125a)로 입력된 전류중 일부(I1)는 제 1패턴회로(153)와 이에 구비되는 수동소자(151)를 통과하면서 상기 제 1패턴회로(153)의 타단이 연결되는 세그먼트(115d)및 이에 접촉되는 음극용 브러쉬(125b)로 출력되는 일련의 전류흐름을 형성하게 된다.
또한, 상기 세그먼트(115a)에 접촉된 양극용 브러쉬(125a)로 입력된 전류중 나머지 일부(I2)는 상기 A상 권선코일(112), 그 타단(112b)이 연결되는 세그먼트(115c), 제 2패턴회로(154)및 이에 구비되는 제 2수동소자(152)를 통과한 다음, 상기 B상 권선코일(114)을 통해 음극용 브러쉬(125b)가 접촉되는 세그먼트(115d)로 출력되는 일련의 전류흐름을 형성하게 된다.
이에 따라, 상기 A상 권선코일(112)과, B상 권선코일(114)로 입력되는 전류에 의하여 전자기장이 발생되고, 이는 고정자(120)에 구비된 마그네트(122)와의 상호작용에 의해 발생되는 회전토크는 정상적인 접촉에 의한 회전토크보다 작지만, 이를 이용하여 상기 회전자(110)를 순간적인 무통전구간에서 원할한 회전구동이 이루어지는 통전구간으로 이동시켜 모터구동을 안정적으로 수행할 수있는 것이다.
여기서, 상기 제 1,2수동소자(151)(152)는 모터구동중 순간적으로 발생되는 무통전구간에서 약간의 전류만을 공급하여 회전자(110)를 정상적으로 회전시킬 수 있도록 상기 A,B상권선코일(112)(114)에 권선되는 코일자체의 저항값과 유사한 저항값을 갖추어 전류를 공급하는 저항수단으로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1,2수동소자(151)(152)는 모터구동중 순간적인 무통전구간에서 약간의 전류만을 공급하여 상기 회전자(110)를 정상적으로 회전시킬 수 있도록 최소한의 전류가 공급되는 인덕터로 구성될수도 있다.
이때, 상기 인덕터는 상기 A,B상 권선코일(112)(114)이 갖는 인덕턴스에 대하여 1/3이상의 인덕턴스값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 단선코일 자체의 직류저항과 비슷한 저항값을 갖는 저항수단 또는 인덕터를 제 1,2수동소자(151)(152)로 채용하여 상기 제 1,2패턴회로(153)(154)에 각각 구비한다.
이러한 상태에서, 상기 A상 권선코일(112)에 1의 전류가 정상적으로 흐른다고 가정하면, B상 권상코일(114)과 두개의 수동소자(151)(152)가 직렬로 연결되어 있기 때문에, 상기 B상 권선코일(114)에는 상기 A상 권선코일(112)의 전류값에 대하여 1/3의 전류가 흐르게 됨과 동시에 상기 A상 권선코일(112)이 정방향의 토크를 내는 동안 미약한 전류가 흐르는 B상 권선코일(114)은 도 13(a)(b)에 도시한 바와같이, 1/3정도의 정방향 토크를 내는 구간과 1/3정도의 역방향 토크를 내는 구간이 발생하게 되어 전체적으로 원래의 토크와 같은 토크를 발생시켜 무통전구간에서 불기동현상을 제거할 수 있는 것이다. 그리고, 각 상의 합성력은 항상 +의 값이 나오는 토크파형을 형성함을 알 수있다.
그리고, 상기 제 1,2수동소자(151)(152)는 전원인가시 전하를 축적하는 동안 미약한 전류가 흐르는 캐패시터로 구성될 수 도 있다.
상기 캐패시터를 상기 저항수단이나 인덕터대신에 제 1,2수동소자(151)(152)로 채용하여 상기 제 1,2패턴회로(153)(154)에 각각 구비하여 모터의 회전구동이 이루어지는 동안 무통전구간이 발생되는 경우, 상기 제 1,2수동소자(151)(152)인 각 캐패시터에 전하를 축적하기 위해서 최소한의 전류가 흐르게 됨으로서, 최소한의 전류가 흐르는 동안 상기 회전자(110)에는 회전토크가 발생되고, 이를 이용하여 무통전구간의 회전자(110)를 통전구간까지 기동시켜 모터의 불기동현상을 제거할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 캐패시터를 수동소자로 하여 채용한 경우, 도 13(c)에 도시한 바오같이, 2상 진동모터의 권선코일에서 형성되는 토크파형과 동일한 형태의 파형을 갖는다.
상술한 바와같은 본 발명에 의하면, A상 권선코일의 일단과 B상 권선코일의 타단사이에 전류통전시 전자기장을 발생시키는 패턴코일을 형성함으로써, 패턴코일을 통한 전류의 통전시 발생되는 전자기장을 이용하여 무통전구간에 있던 회전자를 통전구간으로 이동시킬 수 있기 때문에, 모터구동을 안정적으로 유지할 수 있는 것이다.
또한, A상 권선코일의 양단과 B상 권선코일의 양단사이에 입력되는 전류가 최소한의 회전토크력를 발생시킬 수 있도록 줄이는 수동소자를 갖춤으로서, 양극, 음극브러쉬의 전기각이 일정하게 형성되지 않아 발생되는 불기동시 수동소자를 거쳐 A상, B상권선코일측으로 공급되는 최소한의 전류를 이용하여 무통전구간에 있던 회전자를 통전구간으로 이동시킬 수 있기 때문에, 모터기동시 불기동현상을 제거하면서 모터의 기동을 원활하게 수행할 수 있는 것이다.
그리고, 권선코일을 단일 코일로 단선화함으로서 종래와 같이 코일을 2중으로 권선할 필요가 없어져 모터의 조립공정을 줄이고, 조립구조를 단순화하여 작업생산성을 향상시킬 수 있다.
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 평편형 진동모터의 종단면도이다.
도 2는 일반적인 평편형 진동모터를 도시한 것으로서,
(a)는 정류자의 세그먼트와 브러쉬의 양극,음극용 브러쉬가 접촉하는 배면도이고,
(b)는 정류자의 세그먼트와 브러쉬의 양극,음극용 브러쉬가 접촉하는 상태도이다.
도 3은 일반적인 평편형 진동모터에서 불기동점을 방지하기 위한 권선코일의 2중권선 결선도이다.
도 4는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 1실시예를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 1실시예에 채용되는 회전자의 배면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 1실시예로서,
(a)는 브러쉬와 정류자가 정상적으로 접촉되는 상태도이다.
(b)는 브러쉬와 정류가 비정상적으로 접촉되어 불기동되는 상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 1실시예에서 권선코일과 패턴코일의 결선도이다.
도 8는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 2실시예를 도시한 분해사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 2실시예에 채용되는 회전자의 배면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 2실시예로서,
(a)는 브러쉬와 정류자가 정상적으로 접촉되는 상태도이다.
(b)는 브러쉬와 정류가 비정상적으로 접촉되어 불기동되는 상태도이다.
도 11은 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 2실시예의 전기회로도로서,
(a)는 통전구간
(b)는 비통전구간
도 12는 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 2실시예에서 권선코일과 패턴코일의 결선도이다.
도 13은 본 발명에 따른 평편형 진동모터의 제 2실시예에서 발생되는 토크파형을 도시한 그래프이다.
(a) 수동소자가 저항수단, 인덕터인 경우
(b) A,B상 권선코일의 토크가 합성된 경우
(c) 수동소자가 캐패시터인 경우
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 고정자 111 : 상부기부
112,114 : 권선코일 113 : 중량체
115 : 정류자 115a,115b,115c,115d : 세그먼트
120 : 회전자 121 : 하부기부
122 : 마그네트 123 : 전원공급부
123a,123b : 양극, 음극단자 125a,125b : 양극, 음극용 브러쉬
126a,126b : 패턴회로 130 : 케이스
131 : 샤프트 132 : 베어링부재
140 : 패턴코일 150 : 바이패스회로부
151,152 : 제 1,2수동소자 153,154 : 제 1,2패턴회로

Claims (17)

  1. 케이스와 그 하부에 조립되는 브라켓사이에 지지되는 샤프트;
    상기 케이스내에 배치되는 상부기부의 상부면에 A,B상 권선코일과 그 근방에 편심배치되는 중량체를 구비하고, 상기 A,B상 권선코일의 일단과 타단이 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 세그먼트를 갖는 정류자를 상기 상부기부의 하부면에 구비하는 회전자;
    상기 A,B상 권선코일과 대응하는 마그네트를 하부기부의 상부면에 갖추고, 외부전원이 공급되는 전원공급부와 전기적으로 연결되어 상기 세그먼트에 접촉되는 한쌍의 브러쉬를 구비하는 고정자;및
    상기 A상 권선코일이 일단이 연결되는 세그먼트와 상기 B상 권선코일의 타단이 연결되는 세그먼트사이를 전기적으로 연결하여 무통전구간에서 통전구간으로 상기 회전자를 회전시킬수 있는 전자기력을 발생시키도록 상기 상부기부에 형성되는 패턴코일;을 포함함을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 A,B상 권선코일은 하나의 코일부재가 복수회 권선되는 단선코일로 구성됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상부기부는 상기 세그먼트와 패턴코일이 하부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판임을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상부기부의 상부면에는 상기 권선코일과 중량체가 내부에 일체로 몰딩되는 절연물이 추가 포함됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하부기부는 상기 전원공급부와 상기 브러쉬사이를 전기적으로 연결하는 패턴회로가 상부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판임을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트는 원주방향으로 N,S극이 교대로 착자된 환고리형상의 자석부재임을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴코일은 상기 A,B상 권선코일중 어느 하나와 대응되는 상부기부의 하부면에 적어도 하나이상 형성됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 A,B상 권선코일중 어느 하나와 대응되는 상부기부에 형성되는 패턴코일은 해당하는 권선코일의 권선방향과 동일한 방향으로 권선됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  9. 케이스와 그 하부에 조립되는 브라켓사이에 지지되는 샤프트;
    상기 케이스내에 배치되는 상부기부의 상부면에 A,B상 권선코일과 그 근방에 편심배치되는 중량체를 구비하고, 상기 A,B상 권선코일의 일단과 타단이 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 세그먼트를 갖는 정류자를 상기 상부기부의 하부면에 구비하는 회전자;
    상기 A,B상 권선코일과 대응하는 마그네트를 하부기부의 상부면에 갖추고, 외부전원이 공급되는 전원공급부와 전기적으로 연결되어 상기 세그먼트에 접촉되는 한쌍의 브러쉬를 구비하는 고정자;및
    상기 A상 권선코일의 일단이 연결되는 세그먼트와 상기 B상 권선코일의 타단이 연결되는 세그먼트사이를 전기적으로 연결하는 제 1패턴회로의 길이중간에 제 1수동소자를 갖추고, 상기 A상 권선코일의 타단이 연결되는 세그먼트와 상기 B상 권선코일의 일단이 연결되는 세그먼트사이를 전기적으로 연결하는 제 2패턴회로의 길이중간에 제 2수동소자를 갖추어 무통전구간에서 통전구간으로 상기 회전자를 회전시키는 회전력을 발생시킬수 있도록 상기 A,B상 권선코일에 전류가 공급되는 바이패스회로부;를 포함함을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 A,B상 권선코일은 하나의 코일부재가 복수회 권선되는 단선코일로 구성됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 상부기부는 상기 세그먼트와 패턴회로가 하부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판임을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 상부기부의 상부면에는 상기 권선코일과 중량체가 내부에 일체로 몰딩되는 절연물이 추가 포함됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 하부기부는 상기 전원공급부와 상기 브러쉬사이를 전기적으로 연결하는 패턴회로가 상부면에 패턴인쇄되는 인쇄회로기판임을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 마그네트는 원주방향으로 N,S극이 교대로 착자된 환고리형상의 자석부재임을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1,2수동소자는 저항으로 구성됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1,2수동소자는 인덕터로 구성됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
  17. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1,2수동소자는 캐패시터로 구성됨을 특징으로 하는 평편형 진동모터.
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