KR20080023539A - 권선코일 및 이를 사용한 보이스코일모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 권선코일 및 이를 사용한 보이스코일모터에 관한 것이다. 본 발명의 권선코일은 중앙을 관통하여 중앙통공(33)이 형성되고 권선몸체부(31)가 코일이 권선되어 링형상으로 되는 권선코일(30)에 있어서, 상기 중앙통공(33)은 상기 권선몸체부(31)의 일면에서 타면을 향해 내경이 점차 작아지도록 중앙통공(33)의 내측경사면(39)이 경사지게 형성되고, 상기 권선몸체부(31)의 외면도 일면에서 타면을 향해 직경이 점차 작아지도록 권선몸체부(31)의 외측경사면(38)이 서로 대응되는 상기 내측경사면(39)과 같은 방향으로 경사지도록 형성되고, 상기 중앙통공(33)의 내경이 큰 쪽이 마그네트(25)와 마주보는 면이 된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 권선코일의 유효면적이 커져 보이스코일모터의 효율이 극대화되고, 권선코일의 유효면적이 커지므로 동일한 조건이라면 상대적으로 크기가 작아도 상대적으로 큰 구동력을 발생시킬 수 있어 보이스코일모터의 경박단소화를 이룰 수 있게 되는 이점이 있다.

코일, 보이스코일모터, 자속

Description

권선코일 및 이를 사용한 보이스코일모터{Winding coil and voice coil motor using the same}

도 1은 종래 기술에 의한 보이스코일모터의 요부 구성을 보인 측단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 보이스코일모터에서 사용되는 권선코일의 구성을 보인 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 권선코일의 바람직한 실시예가 채용된 보이스코일모터의 요부 구성을 보인 측단면도.

도 4는 본 발명 실시예의 권선코일의 구성을 보인 사시도.

도 5a에서 도 5d는 본 발명 실시예의 권선코일의 구성을 보인 정면도, 배면도, 측면도 및 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 고정부 23: 요크

25: 마그네트 27: 가동부

30: 권선코일 31: 권선몸체부

33: 중앙통공 35: 가동부장착면

37: 마그네트대향면 38: 외측경사면

39: 내측경사면

본 발명은 권선코일 및 이를 사용한 보이스코일모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네트에서 발생한 자기장의 자속이 통과하는 권선코일 및 이를 사용하여 가동부를 동작시키는 보이스코일모터에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 보이스코일모터의 요부 구성이 측단면도로 도시되어 있고, 도 2에는 종래 기술에 의한 보이스코일모터에 사용되는 보이스코일의 구성이 사시도로 도시되어 있다.

이에 도시된 바에 따르면, 보이스코일모터의 고정부(1)에는 요크(3)가 구비된다. 상기 요크(3)의 일면에는 마그네트(5)가 장착된다. 상기 마그네트(5)는 도면에 서로 다른 빗금으로 표시한 바와 같이 2극으로 영역이 나누어져 착자되어 있다.

상기 고정부(1)에 대해 상대 이동되게 가동부(7)가 구비되는데, 상기 가동부(7)에는 상기 마그네트(5)와 마주보게 권선코일(9)이 설치된다. 상기 권선코일(9)은 상기 마그네트(5)의 자기장 내에 위치하면서 외부에서 전원이 인가됨에 의해 상대적으로 이동하여 가동부(7)의 이동을 만들어낸다.

상기 권선코일(9)은 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 대략 사각링형상으로 권선몸체부(10)를 형성하도록 코일이 감겨져 있다. 상기 권선몸체부(10)를 관통하여서는 중앙통공(11)이 형성되고, 상기 권선몸체부(10)의 일면은 상기 가동부(7)에 장착되는 가동부장착면(12)이고 반대면은 마그네트(5)와 마주보는 마그네트대향 면(13)이다. 여기서 상기 가동부장착면(12)과 마그네트대향면(13)은 동일한 면적과 형상으로 된다. 그리고, 상기 권선몸체부(10)의 단면은 도 1에서 잘 볼 수 있듯이 사각형상으로 상기 가동부장착면(12)과 마그네트대향면(13)측에서의 폭이 모두 동일하다.

그러나 상기한 바와 같은 구성을 가지는 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 마그네트(5)에서 발생한 자기장의 자속은 도 1에 화살표로 표시한 바와 같이 상기 권선코일(9)을 통과하게 된다. 하지만, 상기 자속의 경로는 상기 권선코일(9)의 권선몸체부(10)를 단면으로 잘라 놓고 볼 때, 단면 전체에 걸쳐 형성되지는 않는다.

즉, 가동부장착면(12)중 권선몸체부(10)의 가장자리에 인접한 영역은 자속의 경로로 전혀 사용되지 않는다. 다시 말해 도 1의 A영역은 자속의 영향을 전혀 받지 못해 가동부(7)의 동작을 위한 구동력을 전혀 발생시키지 못하는 부분이 된다. 이와 같이 권선코일(9)에서 가동부(7)의 동작을 위한 구동력을 발생시키지 못하는 부분이 있게 되면, 다시 말해 권선코일(9)의 유효면적이 작아지면 모터의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

특히 가동부(7)의 민감한 구동을 위해서는 상대적으로 가동부(7) 전체의 무게가 작은 것이 좋으나, 이와 같은 권선몸체부(10)의 부분은 가동부(7)의 무게만 늘리고 가동부(7)의 동작에 전혀 도움이 되지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 권선코일의 형상을 달리하여 보이스코일모터의 효율을 높이는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보이스코일모터의 경박단소화에 적합한 권선코일을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 중앙을 관통하여 중앙통공이 형성되고 권선몸체부가 코일이 권선되어 링형상으로 되는 권선코일에 있어서, 상기 중앙통공은 상기 권선몸체부의 일면에서 타면을 향해 내경이 점차 작아지도록 중앙통공의 내측경사면이 경사지게 형성되고, 상기 권선몸체부의 외면도 일면에서 타면을 향해 직경이 점차 작아지도록 권선몸체부의 외측경사면이 서로 대응되는 상기 내측경사면과 같은 방향으로 경사지도록 형성되고, 상기 중앙통공의 내경이 큰 쪽이 마그네트와 마주보는 면이 된다.

상기 권선몸체부를 그 일면에서 타면을 향해 횡으로 자른 단면은 평행사변형으로 된다.

상기 권선몸체부는 사각링형상으로 된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 코일이 권선되어 만들어지는 권선몸체부가 상단이 잘린 중공 뿔형상으로 되고, 권선몸체부중 상대적으로 면적이 넓은 부분이 마그네트와 마주보도록 된다.

상기 권선몸체부를 상대적으로 면적이 넓은 부분에서 상대적으로 면적이 좁 은 부분을 향해 횡으로 자른 단면은 평행사변형으로 된다.

상기 권선몸체부는 사각뿔형상으로 된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 요크가 구비되는 고정부와,

상기 요크에 설치되는 마그네트와, 상기 고정부에 대해 상대 이동하는 가동부와, 상기 가동부에 상대적으로 좁은 면적을 가지는 부분이 장착되고 상기 마그네트와 상대적으로 넓은 면적을 가지는 부분이 마주보게 설치되는 상기 권선코일을 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 권선코일 및 이를 사용한 보이스코일모터에 의하면 권선코일의 유효면적이 커져 보이스코일모터의 효율이 극대화되고, 권선코일의 유효면적이 커지므로 동일한 조건이라면 상대적으로 크기가 작아도 상대적으로 큰 구동력을 발생시킬 수 있어 보이스코일모터의 경박단소화를 이룰 수 있게 되는 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 권선코일 및 이를 사용한 보이스코일모터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 권선코일의 바람직한 실시예가 채용된 보이스코일모터의 요부 구성을 보인 측단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명 실시예의 권선코일의 구성을 보인 사시도가 도시되어 있으며, 도 5a에서 도 5d에는 본 발명 실시예의 권선코일의 구성이 정면도, 배면도, 측면도 및 단면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 보이스코일모터의 고정부(21)에는 요크(23)가 구비된다. 상기 요크(23)는 상기 고정부(21)와 일체로 되거나 별도로 제 작되어 설치될 수 있다. 본 실시예에서 상기 요크(23)는 상기 고정부(21)에 대해 직립하게 일체로 형성되어 있다.

상기 요크(23)의 일면에는 마그네트(25)가 장착된다. 상기 마그네트(25)는 도면에 서로 다른 빗금으로 표시한 바와 같이 2극으로 영역이 나누어져 착자되어 있다. 상기 마그네트(25)는 반드시 2극으로만 착자되어야 하는 것은 아니나, 아래에서 설명될 하나의 권선코일(30)과 마주보는 영역은 이와 같이 2극으로 착자되어야 할 것이다.

상기 고정부(21)에 대해 상대 이동되게 가동부(27)가 구비된다. 상기 가동부(27)에는 상기 마그네트(25)와 마주보게 권선코일(30)이 설치된다. 상기 권선코일(30)은 상기 마그네트(25)의 자기장 내에 위치하면서 외부에서 전원이 인가됨에 의해 상대적으로 이동하여 가동부(27)의 이동을 만들어낸다.

상기 권선코일(30)의 구성은 도 4 및 도 5a에서 도 5d에 잘 도시되어 있다. 이에 따르면, 권선몸체부(31)는 대략 4각형의 링형상으로 그 중앙을 관통하여 중앙통공(33)이 형성된다. 물론, 상기 권선몸체부(31)의 형상이 반드시 4각형의 링형상일 필요는 없으며, 중앙을 관통하여 중앙통공(33)이 형성되고 마그네트(25)의 자속이 이동되는 경로가 될 수 있다면 다른 다양한 형상으로 될 수 있다.

상기 권선몸체부(31)의 일면은 가동부장착면(35)이 되고, 타면은 마그네트대향면(37)이 된다. 상기 가동부장착면(35)은 대응되는 상기 중앙통공(33)의 부분의 면적을 포함한 면적이 상기 마그네트대향면(37)에 대응되는 상기 중앙통공(33)의 부분의 면적을 포함한 면적보다 작게 형성된다. 실제로 상기 가동부장착면(35)의 서로 마주보는 외측 가장자리 사이의 폭은 마그네트대향면(37)의 그것보다 크다. 이를 위해 상기 권선몸체부(31)의 외측면, 즉 상기 가동부장착면(35)과 마그네트대향면(37)의 외측 가장자리 사이를 연결하는 외측경사면(38)은 경사지게 형성된다.

그리고, 상기 중앙통공(33)의 횡단면적은 상기 마그네트대향면(37) 쪽이 상기 가동부장착면(35)쪽에 비해 상대적으로 좁게 형성된다. 이를 위해 상기 가동부장착면(35)과 마그네트대향면(37)의 내측 가장자리 사이를 연결하는 내측경사면(39) 역시 경사지게 형성된다.

실제로 상기 권선몸체부(31)는 대략 상단이 잘린 중공 사각뿔형상으로 볼 수 있으며, 상기 권선몸체부(31)를 가동부장착면(35)에서 마그네트대향면(37)을 향해 횡으로 자른 단면은 평행사변형으로 된다. 따라서, 도 5d의 단면도에 표시된 평행사변형의 각각 대변은 서로 같은 길이로 된다. 즉, 상기 마그네트대향면(37)에 해당되는 변의 길이와 상기 가동부장착면(35)에 해당되는 변의 길이는 동일하고, 상기 외측경사면(38)에 해당되는 변의 길이와 내측경사면(39)에 해당되는 변의 길이 역시 서로 동일하게 된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 권선코일 및 이를 사용한 보이스코일모터의 작용을 상세하게 설명한다.

보이스코일모터에서 가동부(27)의 동작이 일어나는 것은 상기 마그네트(25)의 자기장 내에 위치된 상기 권선코일(30)에 전원이 공급됨에 의해 이루어진다. 이때, 상기 마그네트(25)의 자속은 도 3에 화살표로 표시한 바와 같은 경로를 통해 유동된다.

이와 같이 상기 권선코일(30)이 마그네트(25)의 자기장 내에 위치한 상태에서 상기 권선코일(30)에 전류가 흐르게 되면, 상기 권선코일(30)에는 자기장 내에서 특정 방향으로 이동하려는 로렌츠 힘(Lorentz Force), 즉, 구동력이 발생한다. 이와 같은 구동력에 의해 상기 가동부(27)가 동작된다.

이때, 상기 마그네트(25)에서 나온 자속이 상기 권선코일(30)을 통과하여 마그네트(25)로 다시 들어가도록 경로가 형성된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 마그네트(25)에서 나온 자속이 중앙통공(33)을 중심으로 양단의 권선몸체부(31)를 차례로 통과하여 다시 마그네트(25) 쪽으로 전달된다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 권선코일(30)의 단면을 자속이 통과할 때, 마그네트대향면(37)측에서 보다 가동부장착면(35)측에서 상기 중앙통공(33)에 인접하게 된다.

하지만, 본 발명에서는 상기 권선코일(30)에서 자속 흐름 방향의 단면이 평행사변형으로 되어 있고, 특히 마그네트대향면(37)측의 중앙통공(33)은 상대적으로 크고 상기 가동부장착면(35)측은 중앙통공(33)이 상대적으로 작아 대략 곡선경로를 형성하는 자속의 이동경로가 상기 권선몸체부(31)의 거의 대부분을 통과하게 된다. 즉, 권선코일(30)의 대부분이 마그네트(25)에서 발생한 자속에 의해 가동부(27)의 구동을 위한 구동력을 발생시키는 부분으로 사용된다. 다시 말해 실제로 자속이 통과하지 않는 부분이 최소화되는 것이다.

다시 말하면 본 발명에서는 권선몸체부(31)를 대략 상단이 잘린 중공 사각뿔형상으로 하고 상대적으로 단면적이 넓은 부분을 마그네트(25)와 마주보게 하고 상 대적으로 단면적이 좁은 부분을 가동부(27)에 고정함에 의해 마그네트(25)에서 나온 자속이 곡선경로를 형성하면서 권선몸체부(31)를 통과하여 마그네트(25)로 돌아올 때, 권선몸체부(31)의 대부분 영역이 자속이 통과하는 영역으로 되도록 하고 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

예를 들면, 상기 권선몸체부(31)를 마그네트(25) 방향에서 볼 때, 대략 사각링형상일 필요는 없다. 즉, 원형링형상이나 다각형 링형상으로 할 수도 있다. 다시 말해 권선몸체부(31)가 중공원뿔이나 중공다각뿔 형상으로도 될 수 있다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 권선코일 및 이를 사용한 보이스코일모터에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

먼저, 본 발명에서는 보이스코일모터에서 사용되는 권선코일의 형상을 마그네트에서 나온 자속이 지나가는 경로를 따라 위치되도록 하였다. 따라서, 보이스코일모터에서 사용되는 권선코일 거의 전체가 자속에 의해 영향을 받게 되어 로렌츠 힘의 발생효율을 극대화할 수 있다. 이와 같이 됨에 의해 보이스코일모터의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서는 보이스코일모터에서 사용되는 권선코일의 유효면적이 커지므로 상대적으로 권선코일의 크기가 작아지더라도 다른 조건이 같다면 권선코 일의 크기가 큰 종래의 것에 비해 크거나 같은 힘을 낼 수 있어 보이스코일모터의 경박단소화를 이룰 수 있는 효과가 있다. 특히, 권선코일은 보이스코일모터에서 가동부에 설치되므로 권선코일의 크기가 작아지면 가동부의 무게가 줄어들게 되어 상대적으로 가동부를 구동하는데 필요한 구동력이 작아져도 되어 효율이 더욱 더 커질 수 있다.

Claims (7)

1. 중앙을 관통하여 중앙통공이 형성되고 권선몸체부가 코일이 권선되어 링형상으로 되는 권선코일에 있어서,

   상기 중앙통공은 상기 권선몸체부의 일면에서 타면을 향해 내경이 점차 작아지도록 중앙통공의 내측경사면이 경사지게 형성되고, 상기 권선몸체부의 외면도 일면에서 타면을 향해 직경이 점차 작아지도록 권선몸체부의 외측경사면이 서로 대응되는 상기 내측경사면과 같은 방향으로 경사지도록 형성되고,

   상기 중앙통공의 내경이 큰 쪽이 마그네트와 마주보는 면이 됨을 특징으로 권선코일.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 권선몸체부를 그 일면에서 타면을 향해 횡으로 자른 단면은 평행사변형으로 됨을 특징으로 하는 권선코일.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 권선몸체부는 사각링형상으로 됨을 특징으로 하는 권선코일.
4. 코일이 권선되어 만들어지는 권선몸체부가 상단이 잘린 중공 뿔형상으로 되고, 권선몸체부중 상대적으로 면적이 넓은 부분이 마그네트와 마주보도록 됨을 특징으로 하는 권선코일.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 권선몸체부를 상대적으로 면적이 넓은 부분에서 상대적으로 면적이 좁은 부분을 향해 횡으로 자른 단면은 평행사변형으로 됨을 특징으로 하는 권선코일.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 권선몸체부는 사각뿔형상으로 됨을 특징으로 하는 권선코일.
7. 요크가 구비되는 고정부와,

   상기 요크에 설치되는 마그네트와,

   상기 고정부에 대해 상대 이동하는 가동부와,

   상기 가동부에 상대적으로 좁은 면적을 가지는 부분이 장착되고 상기 마그네트와 상대적으로 넓은 면적을 가지는 부분이 마주보게 설치되는 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항의 권선코일을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 보이스코일모터.

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