KR20050104460A - 진동 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동 모터에 관한 것으로서, 하부 기판이 마련된 하부 케이스와, 상기 하부 케이스와 체결되는 상부 케이스와, 상기 하부 케이스 위에 마련되는 4극의 마그네트와, 상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스 간에 지지되는 샤프트와, 상기 샤프트에 편심되게 지지되어 회전 가능하게 결합되는 회전자와, 상기 회전자 위에 한쌍의 코일이 각각의 중심을 기준으로 기계각으로 136 ~ 142도로 벌여져 고정되며, 상기 회전자의 아랫면에 형성되며 6개의 세그먼트로 형성되는 정류자 및 하단은 상기 하부 기판에 부착되고 상단은 상기 정류자의 세그먼트에 접촉되게 기계각으로 90도의 간격으로 마련되는 한 쌍의 브러시를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 토크 리플이 감소된 진동 모터를 제공할 수 있으며, 또한 상기 회전자에 형성되는 한 쌍의 코일 사이의 간격을 넓힐 수 있으므로 보다 큰 중량추를 사용할 수 있어 진동량을 증가시킬 수 있다.

Description

진동 모터{ VIBRATION MOTOR }

본 발명은 진동 모터에 관한 것으로, 상세히는 평편형 진동 모터에 관한 것이다.

평편형 진동 모터는 이동통신 단말기 등의 개인 정보 통신 기기에서 사일런트 콜(silent call)을 위한 진동기능을 구현하는데 적용되고 있다.

이러한, 평편형 진동 모터는 이동통신 단말기의 진동 수단으로 사용되면서 그 수요가 증가되고 있는 추세에 있으며, 특히 이동통신 단말기의 소형화 및 경량화를 지향함에 따라 이에 탑재되는 진동 모터 역시 컴팩트화 되면서 상대적으로 진동 발생 크기는 큰 것이 요구되고 있다.

이러한 요구에 부응하기 위하여 일본공개특허공보 평13-104882호에 평편형 진동 모터가 제안되고 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하여, 종래의 기술에 따른 평편형 진동 모터에 대하여 살펴본다.

도 1은 종래의 진동 모터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 진동 모터의 회전자 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 종래의 진동 모터는 하부기판(121)이 마련된 하부 케이스(120)와, 상기 하부 케이스(120)와 체결되는 상부 케이스(110)와, 상기 하부 케이스(120) 위에는 중앙이 일정 직경 상하로 관통되게 하면서 N,S극이 교번되어 착자되는 4극의 마그네트(140)와, 상기 하부 케이스(120)와 상기 상부 케이스(110)간에 지지되는 샤프트(130)와, 상기 샤프트(130)에 편심되게 지지되어 회전 가능하게 결합되는 회전자(150)와, 상기 회전자(150)위에 각각의 코일의 중심을 기준으로 기계각으로 120도로 벌어져 고정되는 2개의 코일(152)과, 상기 회전자(150)의 아랫면에 마련되며, 6개의 세그먼트로 형성되는 정류자(153)와, 상기 코일(152)과 정류자(153)의 전기적 접속을 위한 배선이 형성된 상부 기판(151) 및 하단은 상기 하부 기판(121)에 부착되고, 상단은 상기 정류자(153)의 세그먼트에 접촉되게 기계각으로 90도의 간격으로 마련되는 한 쌍의 브러시(160)를 포함한다. 여기서, 도면부호 131은 상기 회전자(150)의 회전을 지지하는 베어링을 나타내며, 도면부호 132는 상기 샤프트(130)에 결합되는 와셔를 각각 나타낸다.

또한, 상기 코일(152)사이에는 비자성체의 추부재(172)가 설치되고, 상기 회전자(150)의 빈 공간은 수지(173)로 채워진다.

또한, 상기 6개의 정류자 세그먼트는 상기 상부 기판(151)의 전기적 배선을 통해, 1, 4번 세그먼트는 제 1의 도전체에, 2, 5번 세그먼트는 제 3의 도전체에, 3, 6번 세그먼트는 제 2의 도전체에 각각 연결되고, 제 1의 도전체에는 제 1 코일의 권선 시작이, 제 2의 도전체에는 제 2 코일의 권선 시작이, 제 3의 도전체에 제 1 및 제 2의 코일의 권선 종말이 결선된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 진동 모터는, 상기 마그네트(140)에서 발생된 중심자속과 상기 코일(152)에서 발생된 자속의 상호 인력 또는 척력에 의하여 상기 회전자(150)가 회전하게 된다.

도 2를 참조하면, 종래의 진동 모터는 한 쌍의 코일의 중심과 회전축이 이루는 각(∠XOY)이 120도이고, 한 쌍의 코일의 중심선(OX, OY)이 어느 한 세그먼트의 중심선(OX', OY')과 대략 일치되고 있다.

도 3의 (a)는 종래의 진동 모터에 채용되는 코일과 정류자 사이의 연결 상태를 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 종래의 진동 모터의 동작 원리를 나타내기 위한 도면이다.

종래의 진동 모터에서는 정류자의 6번 세그먼트에 양 코일의 일단이 모두 결선된다.

도 3의 (b)는, 상기 정류자(153)의 1번 세그먼트에 상기 브러시(160)의 (-)전극이 접촉되고, 상기 정류자(153)의 2번 세그먼트에 상기 브러시(160)의 (+)전극이 접촉되는 경우를 나타낸 것이다. 이와 같은 경우, 2번 세그먼트 - 5번 세그먼트 -코일(B상)- 6번 세그먼트- 코일(A상) - 1번 세그먼트 순으로 전류가 흘러 상기 코일(152)에 자속이 발생되고, 상기 마그네트(151)의 중심 자속과의 상호 작용에 의하여 상기 회전자(150)에 회전력이 인가된다.

이에 따라, 상기 상부 기판(150)에 회전력이 인가되면, 상기 상부 기판(150)이 회전하게 되며, 이에 따라 상기 브러시(160)와 상기 정류자(153)의 접점 위치가 변하게 된다. 접점 위치가 변하게 되는 경우도 그 동작특성의 개념은 상기와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도 4의 (a),(b)는 상기한 종래의 진동 모터에서 각 상에 인가되는 전류 및 역기전력을 나타낸 그래프이고, (c)는 토크를 나타낸 그래프이다.

도 4의 (c)를 참조하면, 종래의 진동 모터는 50%의 큰 토크 리플(torque ripple)을 갖는 것을 알 수 있다.

따라서, 종래의 진동 모터는 큰 토크 리플로 인해서 기동 전압이 상승하고, 이로 인해서 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 토크 리플을 감소시키는데에 목적이 있다.

또한 토크 리플을 감소시킴으로써 기동전압을 감소시키는데에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진동 모터는 N극과 S극이 교번되어 장착되는 4극의 마그네트; 한 쌍의 코일이 각각의 중심을 기준으로 기계각으로 136 ~ 142도로 벌어져 고정되며, 상기 4극의 마그네트의 중심자속과 상기 코일에 발생되는 자속 사이의 전자기력을 이용하여 회전하는 회전자; 상기 회전자가 지지되는 회전축; 상기 회전자의 일측면에 6개의 세그먼트로 형성되고, 상기 코일과 통전되는 정류자; 및 상기 정류자에 전류가 공급되도록 하는 한 쌍의 브러시가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 케이스; 상기 케이스의 내측면에 제공되는 마그네트; 상기 마그네트와의 전자기력에 의해서 편심 회전되는 회전자; 상기 회전자의 일측에 고정되고, 각각의 중심과 회전축을 연결하는 각이 136 ~ 142도인 한 쌍의 코일; 상기 코일 사이에 형성되는 중량추; 상기 회전자가 삽입되고, 상기 케이스에 의해서 지지되는 회전축; 상기 회전자의 타측면에 6개의 세그먼트로 형성되어 상기 코일과 통전되는 정류자; 및 상기 정류자에 전류를 공급하며, 접점간 간격이 기계각으로 90도인 한 쌍의 브러시가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상호 결합되는 상,하부 케이스 사이에 지지되는 샤프트와, 상기 하부 케이스에 마련되는 4극의 마그네트와, 상기 샤프트에 편심되게 지지되어 회전 가능하게 결합되는 회전자와, 상기 회전자에 형성된 정류자에 전압을 제공하는 브러시를 포함하고, 상기 회전자는 저면에 제공되는 상부 기판과, 상기 회전자의 상면에 제공되는 2개의 코일과, 상기 2개의 코일 사이에 제공되는 중량추와, 상기 회전자의 저면에 마련되고 6개의 세그먼트로 구성되는 정류자를 포함하며, 상기 2개의 코일은 각각의 중심을 기준으로 136 ~ 142도 벌어져 상기 회전자의 상면에 고정되며, 상기 브러시는 하단은 상기 하부 케이스에 제공되는 하부 기판과 연결되고, 상단은 상기 정류자의 세그먼트와 접촉되게 90도의 간격으로 제공되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 진동 모터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 진동 모터에 채용되는 회전자의 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다.

또한, 도 6의 (a)는 본 발명의 진동 모터에 채용되는 회전자의 윗면 형상을 나타낸 것이고, (b)는 본 발명의 진동 모터에 채용되는 회전자의 아랫면 형상을 나타낸 것이다.

또한, 도 7은 본 발명의 진동 모터에 채용되는 브러시 접점부와 마그네트와의 배열 관계를 나타낸 것이고, 도 8은 본 발명의 진동 모터에 채용되는 코일과 정류자 간의 연결 상태를 나타낸 등가회로도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 모터는 상호 결합되는 상부 케이스(510)와 하부 케이스(520)를 포함한다.

상기 하부 케이스(520)에는 하부 기판(521)이 부착되고, 상기 상부 케이스(510)와 하부 케이스(520) 사이에 지지되는 샤프트(530)가 설치된다.

상기 하부 기판(521)에는 브러시(560)의 하단부가 접속된다. 상기 브러시(560)는 하단은 상기 하부 기판(521)에, 상단은 후술한 정류자와 접속되어 외부전원으로부터 인가되는 전원을 공급한다.

여기서, 상기 브러시(560)는 정류자(553)의 세그먼트와 접촉되게 기계각으로 90도의 간격으로 마련된다.

또한, 상기 하부 케이스(520)의 테두리부에는 링 형상의 마그네트(540)가 고정된다. 이때, 마그네트(540)는 도 7에 도시된 바와 같이 N극과 S극이 교번되어 착자된다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 일 실시예에 따른 진동 모터에 채용되는 상기 브러시(560)와 정류자(553)의 접점부는 상기 마그네트(540)의 극간과 일직선 상에 위치되도록 마련된다.

상기 샤프트(530)에는 반원판형의 회전자(550)가 회전가능하게 설치되고, 상기 회전자(550)의 상면에는 권선된 한 쌍의 코일(552)이 각각의 중심과 회전축이 이루는 각도가 136 ~ 142도를 이루도록 설치된다.

도 6에는 상기 각도가 139도인 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 후술할 바와 같이 각각의 코일의 중심과 회전축이 이루는 각도가 136 ~ 142도인 경우에도, 종래의 진동 모터에 비하여 토크 리플을 감소시킬 수 있다.

상기 한 쌍의 코일(552)의 사이에는 중량추(574)가 설치되는데, 진동 모터는 상기 회전자(550)의 자체 형상과 중량추(574)에 의하여 진동이 발생된다. 이때, 중량추(574)의 크기가 커질수록 발생되는 진동량도 증가된다.

상기 회전자(550)의 저면에는 상부 기판(551)이 마련되고, 상부 기판(551)에는 상기 한 쌍의 코일(552)과 접속된 정류자(553)가 마련된다.

또한, 상기 회전자(550)의 빈 공간은 절연성의 수지(573)로 채워진다.

상기 정류자(553)는 각각 60도의 등각을 이루면서 연속적으로 배치된 6개의 세그먼트로 형성된다.

상기 정류자(553)의 각 세그먼트는 상기 샤프트(530)을 중심으로 원형을 이루며, 상기 브러시(560)의 상단과 접촉되어 외부 전원으로부터 인가되는 전원을 공급받아 세그먼트와 연결된 코일에 전류를 흐르게 한다.

상기 코일에 전류가 흐르게 되면 코일에 자속이 발생되고, 상기 코일에 발생된 자속과 상기 마그네트와의 중심 자속 사이의 인력/척력에 의하여 회전자(550)에 회전력이 발생한다.

또한, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 정류자(553)의 세그먼트는 상기 상부 기판(551)에 인쇄된 전기적 배선을 통해 (1, 4)번 세그먼트 사이, (2, 5)번 세그먼트 사이, (3, 6)번 세그먼트 사이가 연결되어, 대향되는 세그먼트들이 상호 연결되도록 설치된다.

또한, 상기 한 쌍의 코일(552) 중 하나의 코일의 일단은 상기 정류자(553)의 1번 세그먼트에, 타단은 2번 세그먼트에 연결되고, 또 다른 코일의 일단은 상기 정류자(553)의 6번 세그먼트에, 타단은 5번 세그먼트에 연결된다.

따라서, 상기 세그먼트들의 상호 접속 관계와 코일과 상기 세그먼트간의 연결상태를 고려하면, 한 쌍의 코일과 정류자의 각 세그먼트는 도 8에 도시된 바와 같은 접속 상태를 갖게 된다.

미설명 도면부호 531은 상기 샤프트(530)의 회전을 지지하는 베어링을 나타내며, 도면부호 532는 상기 샤프트(530)에 결합되는 와셔를 각각 나타낸다.

도 9는 본 발명에 따른 진동 모터의 동작 원리를 개념적으로 나타낸 도면이다.

이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터에서 상기 정류자(553)의 각 세그먼트 및 상기 브러시(560)와의 접점 위치 변화에 따른 동작 특성을 살펴보기로 한다.

먼저, 도 9의 (a)는 상기 브러시(560)와 정류자(553)의 접촉에 의하여, 상기 정류자(553)의 2번 세그먼트에 (+)전압이 인가되고, 3번 세그먼트에 (-)전압이 인가되는 경우를 나타낸 것이다. 이러한 경우, 상기 정류자(553)의 각 세그먼트의 연결상태를 살펴보면, 2번 세그먼트와 5번 세그먼트가 전기적으로 연결되어 있음에 따라, 상기 5번 세그먼트에 (+)전압이 인가되는 효과가 발생된다. 또한, 3번 세그먼트와 6번 세그먼트가 전기적으로 연결되어 있음에 따라, 상기 6번 세그먼트에 (-)전압이 인가되는 효과가 발생된다.

이에 따라, 상기 5번 세그먼트와 6번 세그먼트 사이에 연결된 상기 코일(552)에 전류가 흐르게 됨으로써, 상기 코일(552)에 자속이 발생되며, 상기 코일(552)에 발생된 자속과 상기 마그네트(540)의 중심자속 사이에 작용하는 인력/척력의 상호 작용으로 상기 회전자(550)에 회전력이 인가된다.

그리고, 도 9의 (a)상태에서 회전자(550)가 회전하게 되면, 상기 브러시(560)와 정류자(553)의 접촉 위치가 도 9의 (b)상태와 같이 변화되게 된다. 이때, 상기 정류자(553)의 1번 세그먼트에 (+)전압이 인가되고, 3번 세그먼트에 (-)전압이 인가되게 된다.

또한, 상기 정류자(553)의 각 세그먼트의 연결 상태 및 상기 코일(552)의 연결 상태를 살펴보면, 1번 세그먼트와 2번 세그먼트 사이에는 상기 코일(552)을 통하여 전기적인 폐회로가 형성되고, 5번 세그먼트와 6번 세그먼트 사이에는 상기 코일(552)을 통하여 전기적인 폐회로가 형성된다.

즉, 브러시 (+)전극 - 1번 세그먼트 - 코일 - 2번 세그먼트 - 5번 세그먼트 - 코일 - 6번 세그먼트 - 3번 세그먼트 - 브러시 (-)전극의 폐회로가 형성됨으로써, 상기 코일(552)에 발생되는 자속과 마그네트(540)의 중심자속 사이의 인력/척력에 의하여 상기 회전자(550)에 회전력이 인가된다.

이하, 도 9의 (c) 내지 (h)는 상기 상부 기판(550)의 회전에 따라, 상기 브러시(560)와 상기 정류자(553)의 각 세그먼트와의 접점 위치가 변화됨에 따른 회로 특성을 각각 나타낸 것이다. 그 동작 특성은 상기 도 9의 (a) 및 (b)에 설명된 바와 동일한 개념이므로 각 도면에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다시, 도 6을 참조하면, 한 쌍의 코일 사이의 중심을 지나는 중심선은 1번 세그먼트와 6번 세그먼트의 접선과 기하학적으로 대략 일치되는 것을 볼 수 있다.

그리고, 도 9의 어느 한 도면을 참조하면, 상기 코일은 제 1코일의 양단이 상기 정류자와 이어지는 세그먼트(2번 세그먼트와 1번 세그먼트)에 순차적으로 고정된 뒤에, 연속적으로 제 2코일의 양단이 이어지는 세그먼트(6번 세그먼트와 5번 세그먼트)에 순차적으로 고정되는 것을 볼 수 있다.

이와 같이 형성됨으로써, 각 코일의 중심선 간의 간격이 기계각으로 136 ~ 142도를 이루며 고정되는 경우에도, 코일에 발생되는 자속과 마그네트의 중심자속 사이에 발생되는 인력/척력에 의해서 회전자(550)가 회전될 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 진동 모터에서 2상 온(ON)이 발생되는 4가지 경우의 등가회로도를 나타낸 도면이다.

첫째, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 브러시(560)가 1번 세그먼트와 3번 세그먼트 사이에 연결될 때로서, 이는 도 9의 (b)에 해당된다.

이때, 브러시 (+)전극 - 1번 세그먼트 - 코일 - 2번 세그먼트 - 5번 세그먼트 - 코일 - 6번 세그먼트 - 3번 세그먼트 - 브러시 (-)전극의 폐회로가 형성됨으로써, 한 쌍의 코일 모두에 전류가 흐르게 된다.

둘째, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 브러시(560)가 1번 세그먼트와 6번 세그먼트 사이에 연결될 때로서, 이는 도 9의 (e)에 해당된다.

이때, 브러시 (+)전극 - 6번 세그먼트 - 코일 - 5번 세그먼트 - 2번 세그먼트 - 코일 - 1번 세그먼트 - 브러시 (-)전극의 폐회로가 형성됨으로써, 한 쌍의 코일 모두에 전류가 흐르게 된다.

셋째, 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 브러시(560)가 4번 세그먼트와 6번 세그먼트 사이에 연결될 때로서, 도 9의 (h)에 해당된다.

이때, 브러시 (+)전극 - 4번 세그먼트 - 1번 세그먼트 - 코일 - 2번 세그먼트 - 5번 세그먼트 - 코일 - 6번 세그먼트 - 브러시 (-)전극의 폐회로가 형성됨으로써, 한 쌍의 코일 모두에 전류가 흐르게 된다.

넷째, 도 9에는 도시되지 않았으나, 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이, 3번 세그먼트와 4번 세그먼트 사이에 브러시(560)가 연결될 때도 2상이 온(On)된다.

구체적으로는, 브러시 (+)전극 - 3번 세그먼트 - 6번 세그먼트 - 코일 - 5번 세그먼트 - 2번 세그먼트 - 코일 - 1번 세그먼트 - 4번 세그먼트 - 브러시 (-)전극의 폐회로가 형성됨으로써, 한 쌍의 코일 모두에 전류가 흐르게 된다.

상기한 4가지 경우와 같이 2상이 온(ON)되는 경우에는, 전체 저항이 1상 저항의 2배가 되고, 전류가 절반으로 줄게 되기 때문에, 진동모터에서 소모되는 전력량이 감소되어 배터리 수명 연장 및 브러시 수명 연장 등의 장점이 발생된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 상기 마그네트(540)에서 발생되는 중심자속과 상기 코일(552)에서 발생되는 자속 사이의 상호 인력/척력에 의하여 상기 회전자(550)에 회전력이 발생되게 된다. 이에 따라, 상기 회전자(550)의 편심 회전에 의한 진동에 의하여, 본 발명에 따른 진동 모터는 진동력을 상기 상부 케이스(510) 및 하부 케이스(520)에 전달할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 모터에 채용되는 브러시 접점부와 마그네트와의 배열 관계를 나타낸 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 모터는 기본적인 구성은 도 6에 나타낸 진동 모터와 그 구성이 유사하며, 다만 상기 브러시(560)와 정류자(553)와의 접점부가 상기 마그네트(540) 극의 중심선 상에 위치되도록 마련되는 점에 차이가 있다.

도 12는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 진동 모터에서, 코일 중심간 각도를 변화시킬 때의 토크 리플의 파형을 나타낸 그래프이다.

도 12를 참조하면, 코일 중심간 각도가 139도일 때 토크 리플이 최소값을 갖으며, 139도를 벗어나는 경우 토크 리플이 차차 증가되는 것을 확인할 수 있다.

다만, 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 코일 중심을 기준으로 회전축과의 각도를 139도에 한정시키지 않고, 136 ~ 142도로 제한함으로써 종래의 진동 모터에서의 토크 리플값인 50%보다 토크 리플값을 줄일 수 있다.

도 13은 코일 중심간 각도가 139도인 본 발명에 따른 진동 모터에서 코일의 각 상에 인가되는 전류, 역기전력 및 토크의 파형을 나타낸 그래프이다.

도 13과 종래의 기술에 따른 진동 모터에서 각 상에 인가되는 전류, 역기전력 및 토크의 파형을 나타낸 도 4를 비교해 보면, 본 발명에 따른 진동 모터는 토크값이 작은 A', B'에서의 토크값을 동등한 수준으로 맞추고 토크 리플이 50%에서 34.6%로 개선되는 것을 볼 수 있다.

한편, 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에서 사용되는 비등각의 기계각을 갖는 정류자를 나타낸 도면이다.

도 14에서는 2, 5번의 세그먼트가 70도이고, 나머지 세그먼트는 55도인 경우를 도시하고 있다.

상기한 바와 같이, 상기 90도의 기계각을 갖는 브러시(560)가 (1, 3)번 세그먼트 사이, 또는 (1,6)번 세그먼트 사이, 또는 (4, 6)번 세그먼트 사이, 또는 (3, 4)번 세그먼트 사이에 접속되는 경우에 2상이 온(ON)된다.

2상 구간에서는 코일의 등가 임피던스가 1상 구간의 2배가 되므로 1/2배에 해당하는 적은 전류가 흐르게 되고, 이로 인해서 토크가 적게 발생된다.

그러므로, 상기와 같이 비등각의 정류자 세그먼트, 특히 2상 구간에 해당되는 정류자 세그먼트의 기계각을 감소시킨 비등각의 정류자 세그먼트를 사용함으로써, 진동 모터의 한 주기내에서 1상만이 온(ON)되는 시간을 증가시키고, 이로 인해서 더 많은 토크를 발생시킬 수 있다.

따라서, 비등각의 정류자 세그먼트를 사용한다면 토크량의 증가로 인해, 진동 모터에서 발생하는 진동량 역시 증가시킬 수 있다.

다만, 도 14에 도시된 것에 한정되지 않고, 상기 제 2, 5의 세그먼트의 기계각이 나머지 세그먼트의 기계각보다 크게 한다면 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이러한 비등각의 정류자 세그먼트를 이용한 진동 모터의 각 상에 인가되는 전류, 역기전력 및 토크의 파형이 도 15에 도시된다.

도 15에서 (a),(b)는 각 상에 인가되는 전류 및 역기전력을 나타낸 그래프이고, (c)는 토크를 나타낸 그래프이다.

도 15를 참조하면, 정류자의 각도가 비등각일 때, 토크 리플은 34.38%로서, 종래의 토크 리플값인 50%보다 토크 리플이 현저히 감소되는 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 진동 모터에 있어서, 토크 리플을 감소시킴으로써 기동전압이 감소된다.

또한, 본 발명은 회전자에 형성되는 한쌍의 코일 사이의 간격이 넓어지므로, 코일 사이에 설치되는 중량추를 증가시킬 수 있다.

도 1은 종래의 진동 모터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 종래의 진동 모터의 회전자 구조를 개략적으로 나타낸 도면.

도 3의 (a)는 종래의 진동 모터에 채용되는 코일과 정류자간의 연결 상태를 나타내기 위한 도면.

도 3의 (b)는 종래의 진동 모터의 동작 원리를 나타내기 위한 도면.

도 4는 종래의 진동 모터에서 각 상에 인가되는 전류, 역기전력 및 토크의 파형을 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 진동 모터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 진동 모터에 채용되는 회전자의 형상을 개략적으로 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 진동 모터에 채용되는 브러시 접점부와 마그네트와의 배열 관계를 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 진동 모터에 채용되는 코일과 정류자 간의 연결 상태를 나타낸 등가회로도.

도 9는 본 발명에 따른 진동 모터의 동작 원리를 나타낸 도면.

도 10은 본 발명에 따른 진동 모터에서 2상 온(ON)이 발생되는 경우의 회로도를 개념적으로 나타낸 도면.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 모터에 채용되는 브러시 접점부와 마그네트와의 배열 관계를 나타낸 도면.

도 12는 본 발명에 따른 진동 모터에서 코일 중심간 각도를 변화시킬 때의 토크 리플의 파형을 나타낸 그래프.

도 13은 본 발명에 따른 진동 모터에서 각 상에 인가되는 전류, 역기전력 및 토크의 파형을 나타낸 그래프.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 의해 사용되는 비등각의 기계각을 갖는 정류자를 나타낸 도면.

도 15는 비등각의 정류자를 사용한 본 발명에 따른 진동 모터에서 각 상에 인가되는 전류, 역기전력 및 토크의 파형을 나타낸 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 설명 >

110, 510: 상부 케이스 120, 520: 하부 케이스

121, 521: 하부 기판 130, 530: 샤프트

131, 531: 베어링 132, 532: 와셔

140, 540: 마그네트 150, 550: 회전자

151, 551: 상부기판 152, 552: 코일

153, 553: 정류자 160, 560: 브러시

Claims (17)

1. N극과 S극이 교번되어 장착되는 4극의 마그네트;

   한 쌍의 코일이 각각의 중심을 기준으로 기계각으로 136 ~ 142도로 벌어져 고정되며, 상기 4극의 마그네트의 중심자속과 상기 코일에 발생되는 자속 사이의 전자기력을 이용하여 회전하는 회전자;

   상기 회전자가 지지되는 회전축;

   상기 회전자의 일측면에 6개의 세그먼트로 형성되고, 상기 코일과 통전되는 정류자; 및

   상기 정류자에 전류가 공급되도록 하는 한 쌍의 브러시가 포함되는 것을 특징으로 하는 진동 모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 코일의 사이에 형성되어 상기 회전자의 편심량을 증가시키는 중량추가 포함되는 것을 특징으로 하는 진동 모터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 브러시의 접점간 간격은 기계각으로 90도인 것을 특징으로 하는 진동 모터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 정류자를 형성하는 6개의 세그먼트는 1, 4번 세그먼트 사이, 2, 5번 세그먼트 사이, 3, 6번 세그먼트 사이가 연결되어 대향되는 세그먼트들이 상호 연결되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 진동 모터.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 코일 중 하나의 코일의 일단은 상기 정류자의 1번 세그먼트에, 타단은 2번 세그먼트에 연결되고, 또 다른 코일의 일단은 상기 정류자의 6번 세그먼트에, 타단은 5번 세그먼트에 연결되는 진동 모터.
6. 케이스;

   상기 케이스의 내측면에 제공되는 마그네트;

   상기 마그네트와의 전자기력에 의해서 편심 회전되는 회전자;

   상기 회전자의 일측에 고정되고, 각각의 중심과 회전축을 연결하는 각이 136 ~ 142도인 한 쌍의 코일;

   상기 코일 사이에 형성되는 중량추;

   상기 회전자가 삽입되고, 상기 케이스에 의해서 지지되는 회전축;

   상기 회전자의 타측면에 6개의 세그먼트로 형성되어 상기 코일과 통전되는 정류자; 및

   상기 정류자에 전류를 공급하며, 접점간 간격이 기계각으로 90도인 한 쌍의 브러시가 포함되는 진동 모터.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 정류자를 형성하는 6개의 세그먼트는 1, 4번 세그먼트 사이, 2, 5번 세그먼트 사이, 3, 6번 세그먼트 사이가 연결되어 대향되는 세그먼트들이 상호 연결되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 진동 모터.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 한 쌍의 코일 중 하나의 코일의 일단은 상기 정류자의 1번 세그먼트에, 타단은 2번 세그먼트에 연결되고, 또 다른 코일의 일단은 상기 정류자의 6번 세그먼트에, 타단은 5번 세그먼트에 연결되는 진동 모터.
9. 상호 결합되는 상,하부 케이스 사이에 지지되는 샤프트와, 상기 하부 케이스에 마련되는 4극의 마그네트와, 상기 샤프트에 편심되게 지지되어 회전 가능하게 결합되는 회전자와, 상기 회전자에 형성된 정류자에 전압을 제공하는 브러시를 포함하고,

   상기 회전자는 저면에 제공되는 상부 기판과, 상기 회전자의 상면에 제공되는 2개의 코일과, 상기 2개의 코일 사이에 제공되는 중량추와, 상기 회전자의 저면에 마련되고 6개의 세그먼트로 구성되는 정류자를 포함하며,

   상기 2개의 코일은 각각의 중심을 기준으로 136 ~ 142도 벌어져 상기 회전자의 상면에 고정되며,

   상기 브러시는 하단은 상기 하부 케이스에 제공되는 하부 기판과 연결되고, 상단은 상기 정류자의 세그먼트와 접촉되게 90도의 간격으로 제공되는 것을 특징으로 하는 진동 모터.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 정류자의 6개의 세그먼트는 1, 4번 세그먼트 사이, 2, 5번 세그먼트 사이, 3, 6번 세그먼트 사이가 연결되어 대향되는 세그먼트들이 상호 연결되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 진동 모터.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 정류자와 상기 코일의 결선은, 적어도 정류자의 2번 세그먼트는 제 1코일의 일단에, 1번 세그먼트는 제 1코일의 타단에, 6번 세그먼트는 제 2코일의 일단에, 5번 세그먼트는 제 2코일의 타단에 결선되는 것을 특징으로 하는 진동 모터.
12. 제 9항에 있어서,

    상기 브러시와 상기 정류자와의 접점부는 상기 마그네트 극간과 일직선 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 진동 모터.
13. 제 9항에 있어서,

    상기 브러시와 상기 정류자와의 접점부는 상기 마그네트 극의 중심선 상에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 진동 모터.
14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 코일 중심 사이와 회전축의 간격은 139도인 것을 특징으로 하는 진동 모터.
15. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 정류자를 구성하는 6개의 세그먼트는 등각인 것을 특징으로 하는 진동 모터.
16. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 정류자를 구성하는 6개의 세그먼트는 비등각인 것을 특징으로 하는 진동 모터.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 정류자의 6개의 세그먼트 중 1번, 3번, 4번, 6번 세그먼트는 55도이고, 2번 및 5번 세그먼트는 70도인 것을 특징으로 하는 진동 모터.