KR20100122276A

KR20100122276A - 브러시리스 진동모터

Info

Publication number: KR20100122276A
Application number: KR1020090041237A
Authority: KR
Inventors: 안상길; 김상원; 김용태
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-11-22
Also published as: US20100289357A1; US8115354B2; CN101888136A; KR101022945B1; CN101888136B

Abstract

본 발명은 브러시리스 진동모터에 관한 것으로, 상부 방향으로 돌출된 버링부를 형성하고 상기 버링부에 샤프트의 일측이 삽입되어 고정되는 브라켓, 상기 브라켓의 상부면에 배치된 하나 이상의 코일로 이루어지는 스테이터, 상기 샤프트의 외주면에 회전가능하게 삽입된 베어링, 상기 베어링의 외주면에 고정된 로터 요크와 상기 로터 요크에 결합된 마그네트 및 편심 회전을 일으키는 중량체를 포함하는 회전자, 및 상기 샤프트의 타단에 설치되되, 상기 베어링의 상단과 이격되게 설치된 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하며, 케이스를 배제하여 공간제약성을 극복하고, 스토퍼를 베어링과 이격되게 설치함으로써 스토퍼의 마모를 줄이는 동시에 내구성이 향상된 브러시리스 진동모터를 제공한다.

브라켓, 스테이터, 코일, 베어링, 회전자, 로터 요크, 마그네트, 중량체, 스토퍼

Description

브러시리스 진동모터{Brushless vibration motor}

본 발명은 브러시리스 진동모터에 관한 것이다.

휴대전화, 게임기, 휴대 정보 단말기 등 휴대용 전자기기에 있어 타인에게 외부 음향에 의한 피해를 방지하기 위해 다양한 형태의 진동발생장치가 휴대용 전자기기에 장착되고 있다. 특히, 이러한 진동발생장치는 휴대전화에 탑재되어 무음의 착신신호 발생장치로 이용되는데, 최근 휴대전화의 소형화, 슬림화되는 추세에서 그에 장착되는 진동발생장치 또한 소형화, 고기능화를 요구하고 있다.

현재 휴대전화와 같이 통신기기에 적용되고 있는 착신수단 중 하나인 진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로써 휴대전화에 탑재되어 무음 착신 알림용으로 사용되고 있다.

종래의 일 예에 따른 진동 발생장치는 편심을 갖는 중량체를 갖는 회전자를 회전시켜 기계적 진동을 얻는 방식을 사용하고 있으며, 이러한 회전자의 회전력은 브러쉬와 정류자의 접점을 통하여 정류작용을 거쳐 회전자의 코일에 전류를 공급하는 정류자 또는 브러쉬형 모터 구조로 구현된다.

도 1은 이러한 종래의 일예에 따른 브러시형 진동모터의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 일 예에 따른 브러시형 진동모터(10)는 기판(15)이 고정된 하판과 상기 하판의 상부를 커버하며 내부공간을 구획하는 상판으로된 케이스(11), 상기 케이스(11)에 의해 지지되는 샤프트(13), 상기 케이스(11)의 하판 상면 테두리부측에는 고정자인 마그네트(17), 및 상기 샤프트(13)에 회전가능하게 설치된 편심된 회전자(19)를 포함하여 구성된다.

여기서, 회전자(19)는 편심된 회전자기판(19a), 회전자기판(19a)의 상면에 각각 설치된 코일(19b)과 웨이트(19c), 회전자 기판(19a)의 하면에 형성된 정류자(19d) 및 회전자기판(19a)과 코일(19b)과 웨이트(19c)를 일체로 연결하는 몰딩부재(19e)를 포함하여 구성된다.

또한, 기판(15)에는 브러쉬(23)의 일측이 납땜 접속되는데, 브러쉬(23)의 타측은 정류자(19d)에 접속되어 외부의 전원을 코일(19b)로 전달한다.

이러한 구조를 채용하는 브러시형 진동모터(10)는 외부의 전원이 기판(15)→브러쉬(23)→정류자(19d)를 통하여 코일(19b)로 공급되면, 코일(19b)과 마그네트(17) 사이에 형성되는 전자기력에 의하여 회전자(19)가 회전하면서 진동을 발생시키게 된다.

그러나, 이러한 형태를 갖는 브러시형 진동모터(10)는 브러쉬(23)가 정류자(19d)의 세그먼트와 또 다른 세그먼트 사이의 극간을 지나면서 기계적인 마찰과 전기적인 스파크 및 마모를 발생시키고, 이로 인해 블랙 파우더(black powder)와 같은 이물질을 생성하여 진동 발생장치의 수명을 단축시키는 문제점이 있었으며, 이에 따라 브러시리스 타입의 진동모터가 제안되었다.

도 2 및 도 3은 각각 종래의 다른 예에 따른 브러시리스 진동모터의 단면도 및 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 다른 예에 따른 브러시리스 진동모터(50)는 회로기판(62)과 이 회로기판(62)의 상부면에 코일(64) 및 드라이브 IC(66)가 설치되는 브라켓(60), 상기 브라켓(60)의 상부에 배치되어 소정공간을 구획하는 케이스(68), 일단이 상기 브라켓(60)에 지지되는 샤프트(70), 상기 샤프트(70)의 외주면에 회전가능하게 설치되는 베어링(80), 및 요크(92), 마그네트(94), 및 중량체(96)를 구비한 회전자(90)를 포함하여 구성된다.

여기서, 케이스(68)는 브라켓(60)에 고정되게 설치되어 회전자(90)의 부상방지를 위한 기능을 수행하였다.

이러한 구성을 갖는 브러시형 진동모터(50)는 코일(64)에 전원이 공급되면, 링형 마그네트(94)와 요크(29)로 이루어진 자기회로에서 발생되는 자기장과 상기 코일(64)에서 발생되는 전기장간의 상호작용에 의하여 회전자(90)가 편심 회전됨으로써 진동을 발생시키게 된다.

그러나, 종래의 다른 예에 따른 브러시리스 진동모터(50)에서는 내부공간을 구획하는 케이스(68)를 채용하기 때문에 케이스(68)로 인해 진동모터(50)의 박형화를 구현하는데 어려움이 있었을 뿐만 아니라, 상기 내부공간이 중량체(96)의 중량 및 편심거리와 마그네트(94)의 체적이 제한되는 문제점이 있었다. 특히, 진동모 터(50)에서 케이스(68)는 회전자(90)의 부상방지역할을 수행하였기 때문에, 이러한 공간제약을 감수하더라도 그 채용이 필수적일 수 밖에 없었다.

또한, 마그네트(94)의 체적이 제한됨에 따라 고온의 열에 의해 마그네트(94)가 열 감자(減磁)되는 문제점이 있었다. 이러한 마그네트(94)의 열 감자를 방지하기 위해서는 고가의 재료(Sm-Co계 마그네트)를 사용하면 되나, 이는 원가가 상승하는 단점 및 그 특성상 강도가 약하므로 신뢰성이 저하되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스를 제거하여 공간활용성이 높여 진동특성을 향상시킬 수 있는 브러시리스 진동모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회전자의 부상(浮上)방지를 위한 스토퍼를 구비하는 동시에 스토퍼의 마모를 방지할 수 있는 브러시리스 진동모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브러시리스 진동모터는, 상부 방향으로 돌출된 버링부를 형성하고 상기 버링부에 샤프트의 일측이 삽입되어 고정되는 브라켓, 상기 브라켓의 상부면에 배치된 하나 이상의 코일로 이루어지는 스테이터, 상기 샤프트의 외주면에 회전가능하게 삽입된 베어링, 상기 베어링의 외주면에 고정된 로터 요크와 상기 로터 요크에 결합된 마그네트 및 편심 회전을 일으키는 중량체를 포함하는 회전자, 및 상기 샤프트의 타단에 설치되되, 상기 베어링의 상단과 이격되게 설치된 스토퍼를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 버링부의 상부에는 상기 샤프트의 외주면에 압입 고정되어 상기 베어링을 하면을 지지하는 와셔가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코일 내부에는 디텐트 토크(detent torque) 발생 수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로터 요크는 상기 베어링의 외주면에 고정된 테두리부와 상기 테두리부의 상단으로부터 절곡 연장된 수평 원판부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마그네트 및 중량체는 상기 수평 원판부의 하면에 결합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼는 그 외경이 상기 베어링의 외경보다 작은 원판부 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼는 상기 샤프트의 타단에 용접으로 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼는 상기 샤프트의 타단에 나사결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 스토퍼는 상기 샤프트의 타단에 코킹 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 별도의 케이스가 구비되지 않고, 로터 요크가 케이스의 기능을 동시에 수행함으로써, 케이스에 의한 공간제약이 사라져 재료비를 절감하고 공간활용성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 브러시리스 진동모터의 박형화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 케이스의 생략에 따른 공간활용성 증가에 따라 마그네트를 종래보다 더 크게 형성할 수 있게 되고, 이에 따라 회전자의 회전을 발생시키는 자기회로의 효율이 상승시킴으로써 진동모터의 진동특성을 개선시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 중량체의 중량 및 편심거리 확보가 가능하기 때문에 진동성능이 개선되게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 스토퍼가 베어링과 접촉되지 않도록 설치되기 때문에, 스토퍼와 베어링의 접촉에 의해 진동모터의 진동력 저하나 내구성 약화 등의 문제를 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판 단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브러시리스 진동모터의 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 브러시리스 진동모터의 분해 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 브러시리스 진동모터(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 브러시리스 진동모터(100)는 브라켓(110), 스테이터(130), 베어링(140), 회전자(150), 및 스토퍼(160)를 포함하여 구성된다.

브라켓(110)은 샤프트와 회로기판을 포함하여 진동모터의 구성요소를 지지하기 위한 것으로서, 소정 두께를 갖는 원판부의 형태를 가지며, 중심부에는 상방향으로 돌출되고 일정 내경을 갖는 버링부(112)가 형성된다.

여기서, 버링부(112)에는 그 내경에 정합되는 외경을 갖는 샤프트(120)의 일측이 압입되어 수직방향으로 기립 고정된다. 이 버링부(112)의 상부에는 샤프트(120)가 버링부(112)에 접촉되어 마모되는 것을 방지하기 위해, 샤프트(120)의 외주면에 압입 고정되어 베어링(140)의 하면을 지지하는 와셔(116)가 구비되는 것이 바람직하다.

이때, 브라켓(110)의 상부면에는 외부전원과 연결된 단자부를 포함하는 회로기판(114)이 배치되며, 이 회로기판(114) 상에는 스테이터(130)와 이 스테이터(130)로 전달되는 전류를 제어하는 드라이브 IC(134)가 설치된다.

스테이터(130)는 회로기판(114)의 단자부에 의해 외부로부터의 전원 인가시 일정세기의 전기장을 발생시켜 마그네트(154)와의 상호작용에 의해 전자기력을 발생시키기 위한 것으로서, 하나 이상의 코일로 이루어진다.

이때, 스테이터(130)는 진동모터의 슬림화를 위하여 회로기판(114)을 관통하여 브라켓(110)의 상면에 설치될 수 있으며, 본딩재로 하부단이 본딩접착되어 고정될 수 있다.

여기서, 회전자(150)가 회전하는 경우 마그네트(154)의 자극위치가 스테이터(130)를 기준으로 변화게 되는데, 마그네트(154)의 자극위치에 대응하는 스테이터(130)의 코일이 여자되어야 회전방향으로 마그네트(154)와 스테이터(130) 상호간에 작용하는 전자기력이 계속 유지되어 회전자(150)가 일방향으로 회전할 수 있게 된다. 그러나, 스테이터(130)의 자기중심과 마그네트(154)의 자기중심이 일치하면 자기중심 위치인 토크가 약화되어 정지되거나 초기기동이 이루어지지 않게 될 수 있으므로, 스테이터(130)의 일측에 디텐트 토크(detent torque) 발생수단(코깅 토크(cogging torque) 발생수단)(132)이 구비되는 것이 바람직하다.

이때, 디텐트 토크 발생수단(132)은 자성체로 형성되며, 예를 들어 코일의 내부에 구비될 수 있다. 이 디텐트 토크 발생수단(132)은 브라켓(110)을 성형하여 브라켓(110)과 일체로 형성되거나, 별도로 형성되어 원하는 위치에 부착될 수 있다.

베어링(140)은 샤프트(120)를 회전가능하기 지지하기 위한 것으로서, 샤프트(120)의 외주면에 회전가능하게 삽입된다. 이때, 윤활성분이 샤프트(120)과 베어링(140) 사이에 개재될 수 있으며, 베어링(140)의 하면은 버링부(112)의 접촉을 방지하기 위해 와셔(116)에 의해 지지될 수 있다.

회전자(150)는 편심 회전되어 진동을 발생시키기 위한 것으로서, 로터 요크(152), 마그네트(154), 및 중량체(156)를 포함하여 구성된다.

로터 요크(152)는 마그네트(154)와 중량체(156)를 지지하고, 마그네트(154)의 자속 패스 역할을 수행하기 위한 것으로서, 베어링(140)의 외주면에 용접등의 방법을 이용하여 고정된다.

여기서, 로터 요크(152)는 베어링(140)의 외주면에 접촉 고정되는 테두리부(152a)와 이 테두리부(152a)의 상단으로 절곡 연장된 수평 원판부(152b)를 포함하여 구성된다. 이때, 로터 요크(152)는 자속이 흐름을 원활하게 하기 위해 연자성체(soft magnetic)로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 별도의 케이스가 구비되지 않고, 로터 요크(152)가 케이스의 기능을 동시에 수행함으로써, 케이스에 의한 공간제약이 사라져 재료비를 절감하고 공간활용성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 브러시리스 진동모터(100)의 박형화에 기 여하게 된다.

마그네트(154)는 일정 세기의 자기장을 발생시켜 스테이터(130)와의 상호작용에 의해 회전자(150)가 회전할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 로터 요크(152)의 하부에 본딩재 등을 매개로 하여 본딩접착된다. 여기서, 마그네트(154)는 링타입의 다극 착자 마그네트로서 스테이터(130)와 대향되게 설치된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 별도의 케이스가 구비되지 않기 때문에 마그네트(154)를 종래보다 더 크게 형성할 수 있게 되고, 이에 따라 회전자(150)의 회전을 발생시키는 자기회로의 효율이 상승시킴으로써 진동모터의 진동특성을 개선시킬 수 있게 된다.

중량체(156)는 회전자(150)가 편심 회전될 수 있도록 일정한 질량을 부가하기 위한 것으로서, 로터 요크(152)의 외측에 결합된다. 여기서, 중량체(156)는 마그네트(154)에 대한 자력의 영향을 받지 않도록 비자성계 소재, 예를 들어 텅스텐(W)로 이루어진다.

이때, 중량체(156)는 반원 이하의 원주를 가지며, 마그네트(154) 외측의 로터 요크(152)의 하부에 결합된다.

브러시리스 진동모터에 있어서 그 진동량의 중량체(156)의 중량 및 편심거리에 의해 좌우되게 되는데, 본 발명에서는 케이스의 생략에 상당하는 만큼 중량체(156)의 중량 및 편심거리 확보가 가능하기 때문에 편심거리 극대화를 통한 진동성능의 개선이 가능하게 된다.

스토퍼(160)는 회전자(150)의 회전운동에 따라 회전자(150)가 부상하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 샤프트(120)의 타단에 설치되되, 베어링(140)과의 접촉을 방지하기 위해 소정간극(G)을 갖도록 베어링(140)의 상단과 이격되게 설치된다. 즉, 본 발명에서는 스토퍼(160)가 베어링(140)과 접촉되지 않도록 설치되기 때문에, 스토퍼(160)와 베어링(140)의 접촉에 의해 진동모터(100)의 진동력 저하나 내구성 약화 등의 문제를 방지할 수 있게 된다.

여기서, 스토퍼(160)는 베어링(140)의 외주면에 고정되는 로터 요크(152)와의 접촉을 방지하기 위해 그 외경이 베어링(140)의 내경보다 작은 원판부 형상을 가지며, 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 스토퍼(160)는 회전자(150)의 부상을 방지할 수 있도록 샤프트(120)의 타단에 견고히 결합되는 것이 바람직하며, 용접결합, 나사결합 또는 코킹(cauking) 결합 등에 의해 결합될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 브러시리스 진동모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 종래의 일예에 따른 브러시형 진동모터의 단면도이다.

도 2는 종래의 다른 예에 따른 브러시리스 진동모터의 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 브러시리스 진동모터의 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브러시리스 진동모터의 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 브러시리스 진동모터의 분해 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 브러시리스 진동모터

110 : 브라켓 112 : 버링부

114 : 회로기판 116 : 와셔

120 : 샤프트 130 : 스테이터

132 : 디텐트 토크 발생수단 140 : 베어링

150 : 회전자 152 : 로터 요크

154 : 마그네트 156 : 중량체

160 : 스토퍼

Claims

상부 방향으로 돌출된 버링부를 형성하고 상기 버링부에 샤프트의 일측이 삽입되어 고정되는 브라켓;

상기 브라켓의 상부면에 배치된 하나 이상의 코일로 이루어지는 스테이터;

상기 샤프트의 외주면에 회전가능하게 삽입된 베어링;

상기 베어링의 외주면에 고정된 로터 요크와 상기 로터 요크에 결합된 마그네트 및 편심 회전을 일으키는 중량체를 포함하는 회전자; 및

상기 샤프트의 타단에 설치되되, 상기 베어링의 상단과 이격되게 설치된 스토퍼

를 포함하는 브러시리스 진동모터.
청구항 1에 있어서,

상기 버링부의 상부에는 상기 샤프트의 외주면에 압입 고정되어 상기 베어링을 하면을 지지하는 와셔가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 브러시리스 진동모터.
청구항 1에 있어서,

상기 코일 내부에는 디텐트 토크(detent torque) 발생 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 진동모터.
청구항 1에 있어서,

상기 로터 요크는 상기 베어링의 외주면에 고정된 테두리부와 상기 테두리부의 상단으로부터 절곡 연장된 수평 원판부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 브러시리스 진동모터.
청구항 4에 있어서,

상기 마그네트 및 중량체는 상기 수평 원판부의 하면에 결합된 것을 특징으로 하는 브러시리스 진동모터.
청구항 1에 있어서,

상기 스토퍼는 그 외경이 상기 베어링의 외경보다 작은 원판부 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 브러시리스 진동모터.
청구항 1에 있어서,

상기 스토퍼는 상기 샤프트의 타단에 용접으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 브러시리스 진동모터.
청구항 1에 있어서,

상기 스토퍼는 상기 샤프트의 타단에 나사결합되어 있는 것을 특징으로 하는 브러시리스 진동모터.
청구항 1에 있어서,

상기 스토퍼는 상기 샤프트의 타단에 코킹 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 브러시리스 진동모터.