KR20120039297A - 보이스 코일 모터 - Google Patents

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Abstract

보이스 코일 모터는 외주면 하단으로부터 돌출된 제1 정렬부를 포함하는 보빈 및 상기 보빈의 상기 외주면에 배치된 코일을 포함하는 가동자; 상기 보빈을 서포트 하는 베이스; 상기 코일의 외측면과 마주하며 상기 베이스의 상부에 배치되는 마그네트를 포함하는 고정자; 및 상기 마그네트 및 상기 베이스 사이에 개재된 프레임 형상의 스페이서 몸체 및 상기 스페이서 몸체의 내측면의 하단으로부터 상기 보빈의 상기 제1 정렬부를 향하는 방향으로 돌출되어 상기 제1 정렬부와 균일한 갭을 이루는 제2 정렬부를 포함하는 스페이서를 포함한다.

Description

보이스 코일 모터{VOICE COIL MOTOR}
본 발명은 보이스 코일 모터에 관한 것이다.
최근 들어, 초소형 디지털 카메라가 내장된 휴대폰과 같은 소형 전자기기들이 개발되고 있다. 종래 소형 전자기기들에 적용되는 초소형 디지털 카메라에는 외부광을 이미지로 변경하는 이미지 센서 및 광을 이미지 센서로 집광하는 렌즈를 포함한다.
최근에는 이미지 센서 및 렌즈 사이의 거리를 조절하는 보이스 코일 모터가 개발된 바 있다.
보이스 코일 모터는 자기장을 발생시키는 코일이 권선 된 보빈을 포함하는 가동자 및 코일의 외곽에 배치되며 자기장을 발생시키는 마그네트를 포함하는 고정자 및 고정자에 가동자를 탄력적으로 고정하는 판 스프링을 포함하며, 고정자는 베이스에 고정된다.
종래 보이스 코일 모터의 가동자, 고정자, 판 스프링 및 베이스를 조립할 때 판 스프링의 위치 및 형상이 미세하게 변형되고, 판 스프링의 위치 및 형상 변형에 의하여 가동자 및 고정자의 위치가 변경된다. 이로 인해 가동자가 다른 부품과 접촉되어 보이스 코일 모터의 성능 저하가 발생 된다.
보이스 코일 모터의 성능 저하는 가동자 및 고정자 사이에 형성되는 갭을 크게 형성함으로써 해결할 수 있으나, 가동자 및 고정자 사이에 형성되는 갭을 크게 할 경우 코일로부터 발생 되는 전자기력이 손실될 뿐만 아니라 보이스 코일 모터의 전체 사이즈가 증가 되는 문제점을 갖는다.
본 발명은 렌즈 및 이미지 센서 사이의 거리를 조절하는 가동자 및 고정자를 조립할 때에는 가동자 및 고정자 사이의 갭을 감소시키고 가동자 및 고정자를 조립한 후에는 가동자 및 고정자 사이의 갭을 증가시킨 보이스 코일 모터를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 보이스 코일 모터는 외주면 하단으로부터 돌출된 제1 정렬부를 포함하는 보빈 및 상기 보빈의 상기 외주면에 배치된 코일을 포함하는 가동자; 상기 보빈을 서포트 하는 베이스; 상기 코일의 외측면과 마주하며 상기 베이스의 상부에 배치되는 마그네트를 포함하는 고정자; 및 상기 마그네트 및 상기 베이스 사이에 개재된 프레임 형상의 스페이서 몸체 및 상기 스페이서 몸체의 내측면의 하단으로부터 상기 보빈의 상기 제1 정렬부를 향하는 방향으로 돌출되어 상기 제1 정렬부와 균일한 갭을 이루는 제2 정렬부를 포함하는 스페이서를 포함한다.
일실시예로서, 보이스 코일 모터는 외주면 하단으로부터 돌출된 제1 정렬부 및 하면으로부터 돌출된 돌기를 포함하는 보빈 및 상기 보빈의 상기 외주면에 배치된 코일을 포함하는 가동자; 상기 보빈을 서포트 하는 베이스; 상기 코일의 외측면과 마주하며 상기 베이스의 상부에 배치되는 마그네트를 포함하는 고정자; 및 상기 마그네트 및 상기 베이스 사이에 개재된 프레임 형상의 스페이서 몸체 및 상기 스페이서 몸체의 내측면의 하단으로부터 상기 보빈의 상기 외주면을 향하는 방향으로 돌출된 제2 정렬부를 포함하는 스페이서를 포함하며, 상기 베이스에 상기 보빈 및 상기 스페이서를 조립할 때 상기 제1 및 제2 정렬부들은 상호 마주하게 배치되고, 상기 베이스에 상기 보빈 및 상기 스페이서를 조립한 후에는 상기 제1 및 제2 정렬부들이 상호 어긋나게 배치된다.
본 발명에 따른 보이스 코일 모터에 의하면, 가동자, 고정자, 스페이서 및 탄성 부재를 베이스에 조립할 때에는 가동자 및 고정자의 동심도를 확보하고 탄성 부재의 형상 변형을 방지하고, 가동자, 고정자, 스페이서 및 탄성 부재를 베이스에 조립한 후에는 가동자 및 스페이서의 간섭을 방지하여 구동 성능을 보다 향상시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 'A' 부분 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 보빈 및 스페이서를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1의 평면도이다.
도 5 및 도 6들은 가동자, 가동자에 결합된 고정자 및 스페이서를 베이스에 결합하는 과정을 도시한 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 보이스 코일 모터의 실시예들을 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 부분 절개 사시도이다. 도 2는 도 1의 'A' 부분 확대도이다. 도 3은 도 1에 도시된 보빈 및 스페이서를 도시한 평면도이다. 도 4는 도 1의 평면도이다.
도 1 내지 도 4들을 참조하면, 보이스 코일 모터(100)는 가동자(110), 베이스(120), 고정자(130), 스페이서(140) 및 탄성 부재(150)를 포함할 수 있다. 이에 더하여 보이스 코일 모터(100)는 상부 스페이서(160) 및 커버 캔(170)을 더 포함할 수 있다.
가동자(110)는 렌즈(미도시)가 결합 되는 보빈(118) 및 코일(119)을 포함할 수 있다. 가동자(110)는 베이스(120)의 후면에 배치되는 이미지 센서 모듈 및 보빈(118)에 결합 된 렌즈 사이의 간격을 조절하는 역할을 한다.
보빈(118)은, 예를 들어, 원통 형상으로 형성될 수 있고, 보빈(118)은 원판 형상으로 형성된 렌즈를 결합하기에 적합한 내측면을 갖는다. 보빈(118)의 내측면에는 렌즈를 결합하기 위한 나사부가 형성된다.
보빈(118)의 외측면에는 2 개의 단턱(111,112)들이 형성되며, 하부에 형성된 단턱(111)에는 코일(119)이 배치되며, 상부에 형성된 단턱(112)의 상부에는 후술 될 고정자(130)의 요크의 일부가 배치된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 보빈(118)의 외측면 하단에는 제1 정렬부(114)가 형성된다. 제1 정렬부(114)는 보빈(118)의 외측면을 따라 보빈(118)의 외측면 하단으로부터 돌출되며, 제1 정렬부(114)는 플레이트 형상으로 형성된다.
플레이트 형상으로 형성되는 제1 정렬부(114)는 후술 될 스페이서(140)의 형상과 대응하는 형상으로 형성된다. 예를 들어, 스페이서(140)가 사각 프레임 형상으로 형성될 경우, 제1 정렬부(114) 역시 사각 플레이트 형상으로 형성된다.
한편, 보빈(118) 중 베이스(120)와 마주하는 하면에는 복수개의 돌기(117)들이 형성된다. 돌기(117)들은 후술 될 탄성 부재와 결합되는 결합 부재 역할을 하며, 돌기(117)에 의하여 베이스(120) 및 보빈(118)의 하면은 지정된 간격으로 상호 이격된다.
코일(119)은 에나멜 수지와 같은 절연 수지로 코팅된 전선을 원통 형상으로 권선하여 형성한다. 코일(119)은 보빈(118)의 외측면에 고정된다.
코일(119)은 단턱(111) 상에 배치되며 코일(119)은 접착제에 의하여 보빈(118)의 외측면에 고정된다. 이와 다르게, 절연 수지로 코팅된 전선을 보빈(118)의 외측면에 직접 권선 하여 코일(119)을 형성하여도 무방하다.
원통 형상으로 형성된 코일(119)의 상단은 단턱(112)의 상부에 배치되고, 이로 인해 코일(119) 및 보빈(118)의 외측면 사이에는 공간이 형성된다.
베이스(120)는 바닥판(123) 및 측면판(126)을 포함할 수 있다. 바닥판(12)은 평면상에서 보았을 때, 사각 플레이트 형상으로 형성되며, 바닥판(123)에는 단턱(121)이 형성되고, 단턱(121)에 의하여 바닥판(123)은 하부 바닥판(123a) 및 상부 바닥판(123b)로 구분된다.
하부 바닥판(123a) 상에는 보빈(118)의 돌기(117)들이 배치되며, 상부 바닥판(123b) 상에는 스페이서(140)가 배치된다.
본 발명의 일실시예에서, 보빈(118)의 돌기(117)들의 돌출 길이는 하부 바닥판(123a) 및 상부 바닥판(123b)의 높이차 보다 길고, 따라서, 보빈(118)의 하면은 상부 바닥판(123b)의 상면 보다 높은 위치에 배치된다.
측면판(126)은 바닥판(123)의 에지(edge)를 따라 형성되며 측면판(126)은 바닥판(123)에 대하여 실질적으로 수직 하게 형성된다.
탄성 부재(150)는 보빈(118)을 베이스(120)에 대하여 탄력적으로 지지한다. 본 발명의 일실시예에서, 보빈(118)의 하면에는 2 개의 탄성 부재(150)들이 결합되며, 각 탄성 부재(150)들은 전기적으로 절연된다. 각 탄성 부재(150)는 내측 탄성부, 외측 탄성부 및 연결 탄성부를 포함한다.
내측 탄성부는 보빈(118)의 하면에 결합 되며, 외측 탄성부는 베이스(120)의 바닥판(123)의 상부 바닥판(123b) 상에 배치된다. 연결 탄성부는 내측 탄성부 및 외측 탄성부를 연결한다. 본 발명의 일실시예에서, 내측 탄성부, 외측 탄성부 및 연결 탄성부는 일체로 형성된다.
고정자(130)는 가동자(110)의 코일(119)과 마주하게 배치되며, 고정자(130)는 가동자(110)를 업-다운 시키는 역할을 한다.
고정자(130)는 마그네트(132) 및 요크(138)를 포함한다.
마그네트(132)는 코일(119) 주변에 복수개가 배치될 수 있고, 마그네트(132)로부터 발생 된 자기장 및 코일(119)로부터 발생 된 자기장에 의하여 인력 또는 척력이 발생되고 인력 또는 척력에 의하여 가동자(110)는 고정자(130)에 대하여 업-다운된다.
요크(138)는 외측 요크부(134), 내측 요크부(135) 및 연결 요크부(136)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에서, 요크(138)는 금속판을 포함한다. 요크(138)는 마그네트(132)로부터 발생된 자기장 및 코일(119)로부터 발생된 자기장의 누설을 방지하여 가동자(110)의 구동 효율을 향상시킨다.
외측 요크부(134)는, 예를 들어, 보빈(118)의 외측면과 평행한 4 개의 플레이트들로 이루어지며, 내측 요크부(135)는 각 마그네트(132)와 대응하는 위치에 배치되며, 연결 요크부(136)는 외측 요크부(134) 및 내측 요크부(135)를 상호 연결하는 역할을 한다.
마그네트(132)는 요크(138)의 내부에 수납되며, 마그네트(132)는 요크(138) 내부에 접착제 등에 의하여 부착될 수 있다.
스페이서(140)는 마그네트(132) 및 베이스(120)의 바닥판(123)의 상부 바닥판(123b) 사이에 개재되어 마그네트(132)를 고정 및 탄성 부재(150)의 외측 탄성부를 고정하는 역할을 한다.
스페이서(140)는 스페이서 몸체(141) 및 제2 정렬부(142)를 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 스페이서 몸체(141)는 바닥판(123)의 상부 바닥판(123b)을 따라 형성되며, 스페이서 몸체(141)는 사각 프레임 형상으로 형성되며, 스페이서 몸체(141)의 내측면은 보빈(118)에 형성된 제1 정렬부(114)의 단부와 마주하게 형성된다.
스페이서 몸체(141)의 내측면의 하단으로부터는 스페이서 몸체(141)의 내측면을 따라 제2 정렬부(142)가 돌출된다. 제2 정렬부(142)는 스페이서 몸체(141)의 내측면 하단으로부터 리브(rib) 형상으로 돌출된다. 제2 정렬부(142) 및 보빈(118)의 제1 정렬부(114)가 정렬되었을 때, 제1 정렬부(114) 및 제2 정렬부(142) 사이에는 균일한 갭(G)이 형성된다.
제1 및 제2 정렬부(114,142)들은 스페이서(140), 가동자(110) 및 탄성 부재(150)가 베이스(120)에 조립될 때 탄성 부재(150) 및 가동자(110)의 위치 변경 또는 탄성 부재(150)의 형상 변경이 발생 되지 않도록 한다.
스페이서 몸체(141)에 형성된 제2 정렬부(142)는 돌기(117)에 의하여 베이스(120)의 하부 바닥판(123a)과 이격된 보빈(118)의 하면보다 낮은 위치에 배치된다. 또한, 보빈(118)의 하면 및 베이스(120)의 하부 바닥판(123a) 사이의 간격은 제2 정렬부(142)의 두께보다 크게 형성된다.
스페이서 몸체(141)의 제2 정렬부(142)가 베이스(120)의 상부 바닥판(123a)에 배치되었을 때, 제2 정렬부(142)는 보빈(118)의 하면보다 낮은 위치에 배치되고, 이로 인해 보빈(118)이 구동되더라도 제2 정렬부(142)는 가동자(110)와 간섭되지 않는다.
요크(138) 상에는 상부 스페이서(160)가 배치된다. 상부 스페이서(160)는 사각 프레임 형상으로 형성되며, 상부 스페이서(160)는 요크(138)의 연결 요크부(136)를 눌러 마그네트(132)를 스페이서(140) 상에 고정한다.
한편, 보빈(118)의 상기 하면과 대향 하는 상면에는 상부 탄성 부재(175)가 배치된다. 상부 탄성 부재(175)는 외측 탄성부, 내측 탄성부 및 연결 탄성부를 포함한다.
내측 탄성부는 보빈(118)의 상면에 결합 되며, 외측 탄성부는 상부 스페이서(160) 및 요크(138) 사이에 개재되며, 연결 탄성부는 내측 탄성부 및 외측 탄성부를 상호 결합한다.
도 5 및 도 6들은 가동자, 가동자에 결합된 고정자 및 스페이서를 베이스에 결합하는 과정을 도시한 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 보빈(118)에 코일(119)을 결합하여 가동자(110)를 조립하고, 가동자(110)와 연관하여 고정자(130)가 조립된다.
보빈(118)의 하면에 형성된 돌기(117)에는 탄성 부재(150)의 내측 탄성부가 결합되며, 탄성 부재(150)의 외측 탄성부는 스페이서(140)와 대응하는 위치에 배치된다.
가동자(110), 고정자(120) 및 스페이서(140)가 베이스(120)에 조립되기 이전에는 가동자(110)의 보빈(118)의 제1 정렬부(114) 및 스페이서(140)의 제2 정렬부(142)는 상호 마주하게 배치되며, 이로 인해 가동자(110)의 보빈(118) 및 탄성 부재(150)는 움직이지 못하고 지정된 위치에 고정된다. 따라서, 보빈(118)은 고정자(120)의 중앙부에 배치될 뿐만 아니라 탄성 부재(150)의 휨, 뒤틀림을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 가동자(110), 고정자(120) 및 스페이서(140)가 베이스(120)에 조립될 때, 보빈(118)의 돌기(117)가 먼저 베이스(120)에 접촉된 후, 스페이서(140)가 베이스(120)에 접촉되고, 이로 인해 스페이서(140)의 제2 정렬부(142)는 보빈(118)의 제1 정렬부(114)의 하부에 배치된다. 즉, 가동자(110), 고정자(120) 및 스페이서(140)가 베이스(120)에 조립된 후에는 보빈(118)의 제1 정렬부(114) 및 스페이서(140)의 제2 정렬부(114)는 상호 어긋나게 배치된다.
가동자(110), 고정자(120) 및 스페이서(140)가 베이스(120)에 조립된 후 스페이서(140)의 내측면 및 보빈(118)의 제1 정렬부(114) 사이에는 상대적으로 큰 갭이 형성되고, 가동자(110)는 스페이서(140)와 간섭 없이 구동될 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 가동자, 고정자, 스페이서 및 탄성 부재를 베이스에 조립할 때에는 가동자 및 고정자의 동심도를 확보하고 탄성 부재의 형상 변형을 방지하고, 가동자, 고정자, 스페이서 및 탄성 부재를 베이스에 조립한 후에는 가동자 및 스페이서의 간섭을 방지하여 구동 성능을 보다 향상시키는 효과를 갖는다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100...보이스 코일 모터 110...가동자
120...베이스 130...고정자
140...스페이서 150...탄성 부재
160...상부 스페이서 170...커버 캔

Claims (13)

  1. 외주면 하단으로부터 돌출된 제1 정렬부를 포함하는 보빈 및 상기 보빈의 상기 외주면에 배치된 코일을 포함하는 가동자;
    상기 보빈을 서포트 하는 베이스;
    상기 코일의 외측면과 마주하며 상기 베이스의 상부에 배치되는 마그네트를 포함하는 고정자; 및
    상기 마그네트 및 상기 베이스 사이에 개재된 프레임 형상의 스페이서 몸체 및 상기 스페이서 몸체의 내측면의 하단으로부터 상기 보빈의 상기 제1 정렬부를 향하는 방향으로 돌출되어 상기 제1 정렬부와 균일한 갭을 이루는 제2 정렬부를 포함하는 스페이서를 포함하는 보이스 코일 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 정렬부는 상기 보빈의 상기 외주면으로부터 플레이트 형상으로 돌출된 보이스 코일 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 정렬부는 상기 제2 정렬부와 대응하는 형상으로 형성된 보이스 코일 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서는 개구가 형성된 프레임 형상으로 형성되며, 상기 제2 정렬부는 상기 스페이서의 상기 스페이서 몸체의 상기 내측면을 따라 리브 형태로 돌출된 보이스 코일 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스와 마주하는 상기 보빈의 하면에는 적어도 하나의 돌기가 형성되고, 상기 제2 정렬부는 상기 보빈의 하면보다 낮은 위치에 배치된 보이스 코일 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보빈의 하면 및 상기 베이스의 상면 사이의 간격은 상기 제2 정렬부의 두께보다 큰 보이스 코일 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보빈의 하면에 일측 단부가 결합 되고, 상기 스페이서 몸체 및 상기 베이스 사이에 상기 일측 단부와 대향 하는 타측 단부가 결합된 하부 탄성 부재를 포함하는 보이스 코일 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고정자는 상기 마그네트를 감싸는 요크를 포함하는 보이스 코일 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 요크 및 상기 보빈의 상면에 각각 결합 된 상부 탄성 부재를 더 포함하는 보이스 코일 모터.
  10. 외주면 하단으로부터 돌출된 제1 정렬부 및 하면으로부터 돌출된 돌기를 포함하는 보빈 및 상기 보빈의 상기 외주면에 배치된 코일을 포함하는 가동자;
    상기 보빈을 서포트 하는 베이스;
    상기 코일의 외측면과 마주하며 상기 베이스의 상부에 배치되는 마그네트를 포함하는 고정자; 및
    상기 마그네트 및 상기 베이스 사이에 개재된 프레임 형상의 스페이서 몸체 및 상기 스페이서 몸체의 내측면의 하단으로부터 상기 보빈의 상기 외주면을 향하는 방향으로 돌출된 제2 정렬부를 포함하는 스페이서를 포함하며,
    상기 베이스에 상기 보빈 및 상기 스페이서를 조립할 때 상기 제1 및 제2 정렬부들은 상호 마주하게 배치되고, 상기 베이스에 상기 보빈 및 상기 스페이서를 조립한 후에는 상기 제1 및 제2 정렬부들이 상호 어긋나게 배치된 보이스 코일 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보빈의 상기 돌기, 상기 베이스 및 상기 스페이서 사이에 결합된 하부 탄성 부재를 더 포함하는 보이스 코일 모터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 정렬부는 상기 제1 정렬부의 하면의 하부에 배치된 보이스 코일 모터.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 제2 정렬부의 두께보다 높은 높이로 형성된 보이스 코일 모터.
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