KR20110004060U - 진동발생기의 결합구조 - Google Patents

Abstract

휴대폰, 이동 정보단말기, 게임기 등에 주로 사용될 수 있는 진동발생기에 있어서 외부형상을 구성하는 금속재질로 제조되는 케이스와 브라켓 결합부위에 케이스 측 또는 브라켓 측에 작은 돌기를 수 개소 설치하고 가압통전에 의해 상기 돌기부에서 용접되어 결합되게 하여 일반적인 코킹방식보다는 견고한 결합이 가능하고 레이즈 용접보다는 저렴한 투자비로 결합이 가능하게 한 진동발생기

진동발생기, 진동모터, 코킹, 레이저 용접, 스폿용접

Description

진동발생기의 결합구조 {Vibrator with Spot Welded Case}

일반적으로 최근 통신기술 발달과 함께 대중들에게 가장 널리 보급된 것들 중에 잘 알려진 것들은 휴대폰, 개인정보단말기(PDA) 등이다. 이러한 기기들은 그 크기가 갈수록 작아져 휴대가 간편할 뿐만 아니라 언제 어디서나 음성 및 데이타 입출력이 가능하기 때문에 필수 휴대품으로서 자리를 굳혀가고 있다. 요즘은 공공 에티켓으로 진동 기능이 필수로 되었을 뿐 아니라 터치형으로 전화번호와 같은 데이터를 입력할 때나 게임을 할 때에도 진동 기능을 이용하는 것들이 제공되고 있다. 또, 일반 게임기능에서도 총을 쏘거나 스포츠 게임에서 공을 칠 때 등의 경우에 진동을 발생시켜 게임자가 보다 실감 나게 게임을 할 수 있는 기능을 제공하기 시작했다. 이런 경우 보통 진동을 발생하는 모터를 채용하는데 이와 같이 다양한 경우에 진동 기능을 사용하게 됨으로써 브러시와 정류자라는 습동식 전류 정류 부품을 사용하는 브러시 타입 진동모터 외에도 브러시리스 진동모터, 선형진동 발생기와 같이 모터에 대해 장수명화, 높은 신뢰성의 요구에 대응하는 진동 발생기들도 생산이 확대되고 있다. 본 고안은 이런 진동 발생기에 적용되는 기술이므로 우선 이런 진동 발생기들에 대해 개략적으로 설명을 하고자 한다.

도 1과 도 2에 도시한 평편형상의 브러시타입 진동모터의 경우 회전자의 무 게 중심이 회전 중심과 편심되게 하여 회전시에 진동을 발생하게 한 것으로 별도의 편심 추를 필요로 하지 않으므로 비교적 간단한 구조로 진동을 발생시킬 수 있고 또한, 두께를 얇게 제조하는 것이 가능하여 소형화에 유리하기 때문에, 그 사용범위가 점차 넓어지고 있는 추세이다.

도 1은 종래의 진동모터의 단면도이다. 종래의 편평형 진동모터는 크게 고정부재인 고정자와 회전부재인 회전자로 이루어진다. 즉, 원형의 평판인 브라켓(1)의 상부면으로 하부기판(6)이 결합되고, 이 하부기판(6)의 상부에는 외부의 전원과 연결되는 리드와이어(4a,4b), 리더와이어의 끝단 도체선(5a,5b),브러시(7a,7b)가 전기적으로 도통 연결되게 결합되고, 또, 동심원을 갖는 와셔형상의 마그네트(16)가 결합된다. 브라켓(1)의 상부 중심에는 사프트(2)가 조립되며 샤프트(2)를 중심으로 브라켓(1) 반대 면에 케이스(3)가 조립되어 브라켓(1)과 케이스(3)에 의해서 전체적인 외곽 구조를 구성한다. 샤프트(2)는 아래에서 설명하는 회전자의 회전을 가이드하는 역할을 한다, 이 때의 회전자는 상부기판(8)을 중심으로 한 측면에 정류자(9)가 구성되고 반대 면에 두 가닥을 동시에 권선한 권선코일(10) 2개를 결합하여 전기적으로 권선코일(10)의 각 끝단과 정류자(9)와는 도4에서와 같은 결선으로 연결되며 2개의 권선코일(10) 사이에 중량체(12)을 결합하고 중심에 베어링(13)을 배치시킨 상태에서 절연물(11)로서 기구적으로 일체화되어 진다. 회전자가 회전시에 브라켓(1)이나 케이스(3)에 의한 접촉부의 회전저항을 적게 하기 위해 마찰저항이 적은 재질로 만든 상부 와셔(14), 하부와셔(15)를 추가하기도 한다. 전류의 흐름을 따라서 설명을 하면, 외부의 전류가 리드와이어(4a,4b)에 인가 되고 이 전류는 하부기판(6)의 패턴을 따라 브러시(7a,7b)로 흐른 후 회전자의 상부기판(8)의 한쪽면의 정류자(9)에 이른 후 상부기판(8)의 패턴을 따라 권선코일(10)에 이르러 권선코일(10) 내부를 흘러 전자기력을 발생하여 전자석 기능을 하게 되어 브라켓(1)상부에 위치하고 권선코일(10)과 면대항하게 배치된 마그네트(16)가 상호 작용을 하여 회전력을 발생하게 된다. 정류자(9)와 권선코일(10)을 도4와 같이 배열을 하고 마그네트(16)를 90도 등 간격으로 N,S,N,S 4극으로 만들어 두면 회전자는 한 쪽 방향으로 지속적으로 회전하게 할 수가 있는 것이다.

이 회전자는 권선코일(10),중량체(12)들을 대체적으로 한 쪽으로 몰아 배치하므로 무게 중심이 회전 중심보다 편심되어 회전시 진동을 동반하게 되는 것이다.상기와 같은 진동 발생모터를 브러시 타입 평편형 진동모터라고 한다.

이와 달리 도 3에 도시한 브러시리스직류(BLDC) 진동모터는 대개 상부의 케이스(103)와 하부의 브라켓(101), 브라켓 상부에 코일(110), 구동회로소자(117)가 회로기판(106)에 고정되어 브라켓(101)에 다시 조립되고 브라켓(101) 중앙에 샤프트(102)를 고정하여 고정자를 구성한다. 마그네트(116)와 마그네트(116) 한 쪽 바깥에 편심 중량체(112)를 위치시켜 회전 요크(111)와 같이 조립하고 중앙에 통상 소결함유베어링(113)이 조립된 회전자를 구성하고 샤프트(102)에 조립되어 브라켓(101)과 회전자 사이에 슬라이딩 와셔(115)를 두어 축 방향 슬라이딩 회전을 가이드 하게 하고 반경 방향으로는 회전자 내부 베어링(113)과 샤프트(102)에 가이드 되어 회전 가능하게 되어 있다. 상기 고정자의 회로기판에 전류를 흘리면 코일(1100에 자기력이 생기고 이 자기력이 회전자의 마그네트(116)와 작용하여 회 전 토크가 발생하게 된다. 회전자는 편심 중량체(112)로 인하여 회전시에 진동을 발생하게 된다.

상기 두 사례의 회전형 진동발생기와는 달리 선형의 진동을 발생하는 선형진동발생기를 도 5에 도시하였다. 이 선형 진동 발생장치는 케이스(203) 내부에 스프링(219)이 배치되고, 상기 스프링(219)에 마그네트(216), 요크(211) 및 평면요크(218)에 의해서 자기장(磁氣場)이 발생된다. 상기 자기장 내에 코일(210)이 배치되는데 코일(210) 한 끝단은 상기 베이스(201)의 내측면에 고정된다. 상기 진동 발생기는 상기 자기장의 방향과 상기 코일(210)을 따라 흐르는 전류의 방향이 수직으로 형성되어, 상기 코일(210)에 전류가 흐르면 플레밍의 왼손의 법칙에 따라 상기 자기장방향과 전류의 방향에 수직인 방향, 즉 도 1에서는 아래 또는 위로 스프링(120)에 의해 지지되는 자기장 형성부품이 움직이게 된다. 코일(210)에 인가되는 전류의 방향을 연속적으로 바꿔 주면 피가진체는 연속적으로 상하 진동을 발생하게 된다,

진동 발생의 구조는 달라도 상기 진동발생기들은 상부의 케이스와 하부의 브라켓(일명 베이스라 불리기도 하며 이하 브라켓이라 부르기로 한다)이라 불리는 부품을 결합하여 진동발생기의 외형을 구성하게 된다.본 고안은 이런 여러 진동 발생기에 있어서 케이스와 브라켓의 결합하는 방식에 관한 것이다.

상기 진동 발생기에 있어서 케이스와 브라켓을 결합하는 방법으로는 코킹방식과 레이즈용접 방식이 주종을 이루고 있다.

먼저 코킹 방식은 케이스와 브라켓을 조립한 상태에서 기구적으로 케이스의 끝단을 강제로 변형시켜 브라케트를 감싸게 하여 간단히 결합하는 방법을 제공한다.

반면, 레이즈용접 방식은 케이스와 브라케트를 조립한 상태에서 두 부품의 연결부에 레이즈를 조사하여 두 금속부품을 녹게하여 용접결합이 되게 하는 방법이다.

도 3의 케이스(103)와 브라켓(101) 결합부(120)에서 사례로 도시된 것 처럼 케이스와 브라켓을 조립한 상태에서 기구적으로 케이스의 끝단을 강제로 변형시켜 브라켓를 감싸게 하여 결합하는 방법은 설비비용도 적고 작업도 간단히 되는 강점이 있는 반면 휴대폰에 사용되는 소형 진동발생기의 경우는 실제로는 케이스는 0.2밀리미터(mm)와 같은 아주 얇은 소재로 가공이 되므로 외부적으로 강한 진동이나 충격을 받았을 경우 강제적으로 변형시킨 부위가 복원이 되는 경우가 있고 이런 때는 결합부가 떨어지는 불량이 생길 수가 있다.

반면에 레이즈용접 방식은 도 5의 케이스(203)와 브라켓(201) 결합부(220)에서 사례로 도시된 것 처럼 케이스와 브라켓을 조립한 상태에서 두 부품의 연결부에 레이즈를 조사하여 두 금속부품을 녹게 하여 용접결합이 되게 하므로 훨씬 견고한 결합 구조를 제공하지만 레이즈를 발생하고 레이즈를 조사할 위치를 정확히 설정하기 위해서는 고가의 설비를 필요로 하게 되어 설비 투자비와 제조경비를 대폭 상승시키는 단점이 있다.

본 고안에서는 제품의 기구적 설계를 개선하여 스폿월딩(Spot Welding)이라 불리우는 저항용접법을 적용할 수 있게 함으로써 단순한 기구적 코킹에 의한 결합력 보다는 강한 결합력을 구현하고도 설비 투자비와 제조경비를 대폭 감소시키는 방법을 제시하고자 한다.

단순한 기구적 코킹에 의한 결합력 보다는 용접이 구현하는 견고한 결합력을 구현하고도 설비 투자비와 제조경비를 대폭 감소하게 한다.

도 6에서 도시된 개념도와 같이 상하 방향으로 브라켓(301)과 맞닿는 케이스(303) 끝 단면에 작은 돌기를 바람직하게는 대략 등간격으로 3개소 정도를 설치하여 상하로 가압하면 상기 돌기가 눌러지는 구조로 설계하는 것이 본 고안의 중요한 내용이다. 이렇게 누를 때 밑에서 받혀 주는 끝 단(322)이나 눌러 주는 끝 단(321)을 통상 동합금과 같은 용접 전극으로 사용하는 재질로 하고 누르면서 높은 전류를 통하게 하면 상기 돌기 접촉부에서 순간적으로 고열이 발생하여 용접이 되게 하는 것이다.

상기 케이스(303)에 설치한다고 제시한 소형 돌기는 상대면인 브라켓(301)에 설치하여도 동일한 효과를 낼 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 브러시타입 진동모터 단면도이다.

도 2는 종래의 브러시타입 진동모터 입체도이다

도 3은 종래의 브러시리스타입 진동모터 단면도임. 코킹에 의한 결합사례를 도시함도 4는 종래의 브러시리스타입 진동모터 평면도이다.

도 5는 종래의 선형진동기 단면도로 레이저 용접에 의한 결합 사례를 도시함

도 6은 본 고안의 용접방식을 나타내는 개념도이다.

Claims (4)

1. 휴대폰, 이동 정보단말기, 게임기 등에 주로 사용될 수 있는 진동발생기에 있어서 외부형상을 구성하는 금속재질로 제조되는 케이스 와 브라켓 결합부위에 케이스 측 또는 브라켓 측에 작은 돌기를 수 개소 설치하고 가압통전에 의해 상기 돌기부에서 용접되어 케이스와 브라켓이 결합되게 한 진동발생기
2. 제1항에 있어서 외부형상을 구성하는 금속재질로 제조되는 케이스 와 브라켓 결합부위에 케이스와 브라켓 양측에 작은 돌기를 수 개소 설치하고 가압통전에 의해 상기 돌기부에서 용접되어 케이스와 브라켓이 결합되게 한 진동발생기
3. 제1항에 있어서 용접을 한 후에 케이스나 브라켓 측에 추가로 코킹을 하여 결합력을 이중으로 강화한 진동 발생기
4. 제2항에 있어서 용접을 한 후에 케이스나 브라켓 측에 추가로 코킹을 하여 결합력을 이중으로 강화한 진동 발생기

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