KR20230004418A - 보이스 코일 모터 - Google Patents

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KR20230004418A
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voice coil
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KR1020220184982A
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김승기
유경호
하태민
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

보이스 코일 모터는 하우징; 상기 하우징의 안에 배치되는 보빈; 상기 보빈에 배치되는 코일; 상기 하우징에 배치되고 상기 코일과 대향하는 마그네트; 상기 보빈의 아래 배치되는 베이스; 및 상기 보빈에 결합되는 탄성 부재를 포함하고, 상기 보빈은 하면으로부터 돌출되는 돌출부를 포함하고, 상기 탄성 부재는 상기 돌출부와 광축 방향으로 오버랩되지 않는다.

Description

보이스 코일 모터{VOICE COIL MOTOR}
본 발명은 보이스 코일 모터에 관한 것이다.
최근 들어, 초소형 디지털 카메라가 내장된 휴대폰과 같은 휴대용 전자 기기가 개발되고 있다.
휴대폰에 장착된 초소형 디지털 카메라는 주로 외부광을 이미지로 변경하는 이미지 센서 및 이미지 센서와 마주하게 배치된 광학 렌즈를 포함한다.
종래 초소형 디지털 카메라는 이미지 센서 및 광학 렌즈 사이의 거리를 조절하기 어려웠지만, 최근 들어 이미지 센서 및 광학 렌즈 사이의 거리를 조절하기 위한 보이스 코일 모터와 같은 렌즈 구동 장치가 개발된 바 있다.
보이스 코일 모터는 렌즈가 장착된 보빈을 포함하는 가동자, 가동자를 구동시키기 위한 고정자, 가동자를 탄력적으로 고정하는 탄성 부재 및 가동자와 고정자가 고정되는 베이스를 포함한다.
베이스의 후면에는 이미지 센서가 배치되며 베이스에는 IR 필터가 접착제 등에 의하여 고정된다.
최근 개발된 보이스 코일 모터의 경우, 베이스와 마주하는 보빈의 하면에 보스가 돌출되고, 보스와 대응하는 베이스의 상면에는 보스를 수납하기 위해 베이스로부터 오목한 형상으로 형성된 수납홈이 형성된다.
종래 보이스 코일 모터의 보빈의 하면으로부터 돌출된 보스는 수납홈에 의하여 형성된 바닥면과 직접 접촉된다.
그러나, 가동자의 보빈이 상승한 후 복귀하는 과정에서 보빈의 하면으로부터 돌출된 보스는 베이스의 수납홈에 의하여 형성된 바닥면과 강하게 충돌하고 이로 인해 발생한 충격에 의하여 베이스의 파손 또는 충격에 의하여 베이스에 부착된 IR 필터가 베이스로부터 분리되는 등 다양한 문제점이 발생 된다.
본 발명은 보빈 및 베이스의 구조를 개선하여 베이스의 두께가 얇아지는 것을 방지하여 베이스의 내충격성을 향상시킨 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 하우징; 상기 하우징의 안에 배치되는 보빈; 상기 보빈에 배치되는 코일; 상기 하우징에 배치되고 상기 코일과 대향하는 마그네트; 상기 보빈의 아래 배치되는 베이스; 및 상기 보빈에 결합되는 탄성 부재를 포함하고, 상기 보빈은 하면으로부터 돌출되는 돌출부를 포함하고, 상기 탄성 부재는 상기 돌출부와 광축 방향으로 오버랩되지 않는다.
본 발명에 따른 보이스 코일 모터에 의하면, 보빈의 하면과 마주하는 베이스에 보빈의 하면과 접촉되는 서포트 돌기를 형성하여 보빈의 하면에 형성된 돌기가 베이스와 접촉하기 이전에 서포트 돌기와 보빈의 하면이 접촉되도록 하여 베이스의 파손 및 베이스에 접착된 필터판이 이탈되는 것을 방지하여 보이스 코일 모터의 파손 및 성능 저하를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 탄성 부재를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 보빈 및 탄성 부재를 도시한 후면 사시도이다.
도 4는 도 1의 'A' 부분 확대도이다.
도 5는 도 1의 베이스의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 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 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 탄성 부재를 도시한 평면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 보빈 및 탄성 부재를 도시한 후면 사시도이다. 도 4는 도 1의 'A' 부분 확대도이다. 도 5는 도 1의 베이스의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 보이스 코일 모터(800)는 가동자(100), 탄성 부재(200), 고정자(300) 및 베이스(400)를 포함한다. 이에 더하여, 보이스 코일 모터(800)는 하우징(500) 및 커버 캔(600)을 더 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가동자(100)는 보빈(150) 및 코일 블럭(190)을 포함한다.
보빈(150)은, 예를 들어, 양단이 개구된 통 형상으로 형성될 수 있다. 양단이 개구된 통 형상을 갖는 보빈(150)은 렌즈를 수납 및 고정하는 역할을 한다. 본 발명의 일실시예에서, 보빈(150)은, 예를 들어, 양단이 개구 된 원통 형상으로 형성된다. 가동자(100)에 의하여 보빈(150)에 고정된 렌즈 및 베이스(400)의 후방에 배치된 이미지 센서(미도시) 사이의 간격은 조절된다.
보빈(150)의 내측면에는 렌즈를 고정하기 위한 암나사부(112)가 형성되며, 암나사부(112)를 이용하여 렌즈는 고정될 수 있다. 렌즈는, 예를 들어, 렌즈 고정 부재를 이용하여 보빈(150)의 암나사부(112)에 고정될 수 있다. 이와 다르게, 렌즈는 보빈(150)의 암나사부(112)에 직접 고정될 수 있다.
보빈(150)의 외주면 하단에는 단턱(115)이 형성되며, 단턱(115)은 후술 될 코일 블럭(190)이 보빈(150)으로부터 이탈되는 것을 방지한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 베이스(400)와 마주하는 보빈(150)의 하면(130)에는 보빈(150)의 중심을 기준으로 대칭되게 배치된 한 쌍의 보스(132a, 132b)들이 형성된다. 보빈(150)의 하면(130)에 형성된 보스(132a, 132b)들은 후술 될 베이스(400)에 형성된 수납홈에 삽입되어 보빈(150)을 가이드 하는 역할을 한다.
보빈(150)의 하면(130)에 형성된 보스(132)들은, 예를 들어, 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 보빈(150)의 하면(130)에 형성된 보스(132)들은 직육면체 형상 이외에 다양한 형상으로 형성되어도 무방하다. 본 발명의 일실시에에서, 직육면체 형상으로 형성된 보스(132a,132b)들은 보빈(150)의 하면(130)으로부터 측정하였을 때 제1 높이로 형성된다.
보빈(150)의 하면(130)에 형성된 제1 및 제2 보스(132a,132b)의 양측에는 각각 기둥 형상으로 형성된 한 쌍의 결합 보스(134)들이 형성될 수 있다.
결합 보스(134)의 단부는 열 및 압력에 의하여 용융되면서 후술 될 탄성 부재(200)의 제1 탄성 부재(210)를 보빈(150)의 하면(130)에 밀착시킨다.
한편, 보빈(150)의 하면(130)에는 결합 보스(134)와 함께 융착부(136)가 형성된다. 융착부(136)는, 예를 들어, 직육면체 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 융착부(136)는 직육면체 기둥 형상 이외에 원기둥, 사각 기둥, 다각 기둥 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
보빈(150)의 하면(130)에 형성된 융착부(136)는 인접한 한 쌍의 제1 및 제2 보스(132a,132b)들의 사이에 형성된다. 융착부(136)는 후술 될 한 쌍의 제1 탄성 부재(200)들의 마주하는 단부에 대응하는 위치에 배치된다. 융착부(136)는 후술 될 탄성 부재(200)의 제1 탄성 부재(210)들의 단부가 보빈(150)의 하면(130)으로부터 들뜨는 것을 방지하여 후술 될 코일 블럭(190)의 코일이 제1 탄성 부재(210)로부터 단선되는 것을 방지한다.
코일 블럭(190)은 보빈(150)의 외주면에 권선 되며, 코일 블럭(190)은 보빈(150)의 외주면 하단에 형성된 단턱(115)에 고정된다. 코일 블럭(190)은, 예를 들어, 접착제 등에 의하여 보빈(150)의 외주면에 접착될 수 있다. 이와 다르게, 원통 형상으로 권선된 코일 블럭(190)을 보빈(150)의 외주면에 삽입하고 접착제에 의하여 코일 블럭(190)을 보빈(150)에 결합하여도 무방하다.
보빈(150)의 외주면에 배치된 코일 블럭(190)에 구동 신호가 인가됨에 됨에 따라, 코일 블럭(190)으로부터는 자기장이 발생 되고, 코일 블럭(190)으로부터 발생 된 자기장 및 후술 될 고정자(300)의 마그네트(350)로부터 발생 된 자기장에 의하여 발생된 힘에 의하여 보빈(150)은 고정자(300)로부터 상승 또는 하강한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 탄성 부재(200)는 제1 탄성 부재(210) 및 제2 탄성 부재(220)를 포함한다.
제1 탄성 부재(210)는 보빈(150)의 하면(130)에 결합 되며, 제1 탄성 부재(210)는 보빈(150)을 탄력적으로 지지한다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 탄성 부재(210)들은 제1 하부 탄성 부재(214) 및 제2 하부 탄성 부재(218)을 포함하며, 제1 하부 탄성 부재(214) 및 제2 하부 탄성 부재(218)들은 보빈(150)의 하면(130)에 밀착된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 및 제2 하부 탄성 부재(214,218)들은 절연체인 보빈(150)을 매개로 상호 소정 간격 이격되고 이로 인해 제1 및 제2 하부 탄성 부재(214,218)들은 상호 전기적으로 절연된다.
제1 및 제2 하부 탄성 부재(214,218)들에는 각각 접속 단자(211)가 형성되며, 제1 및 제2 하부 탄성 부재(214,218)들에 각각 형성된 접속 단자(211)들로는 외부로부터 구동 신호가 인가된다.
제1 하부 탄성 부재(214)는 제1 탄성부(212) 및 제1 탄성부(212)와 이격된 제2 탄성부(213)를 포함하며, 제1 및 제2 탄성부(212)들에 의하여 보빈(150)은 탄력적으로 지지 된다.
제2 하부 탄성 부재(218)는 제1 탄성부(212)와 인접하게 배치된 제3 탄성부(215) 및 제2 탄성부(212)와 인접하게 배치된 제4 탄성부(216)를 포함하며, 제3 및 제4 탄성부(215,216)들에 의하여 보빈(150)은 탄력적으로 지지 된다.
본 발명의 일실시예에서, 보빈(150)에 형성된 융착부(136)는 제1 및 제3 탄성부(212,215) 사이에 대응하는 보빈(150)의 하면(130)에 형성된다.
보빈(150)에 형성된 제1 보스(132a)는 제1 및 제2 탄성부(212,213)들 사이에 대응하는 보빈(150)의 하면(130)에 형성되며, 보빈(150)에 형성된 제2 보스(132b)는 제3 및 제4 탄성부(215,216)들 사이에 형성된다.
도 1을 다시 참조하면, 탄성 부재(200)의 제2 탄성 부재(220)는 보빈(150)의 하면(130)과 대향 하는 상면(120) 및 후술 될 요크(310)에 고정된다.
제2 탄성 부재(220)는 제1 탄성 부재(210)와 함께 마그네트(350) 및 코일 블럭(190)으로부터 발생 된 힘에 의하여 상승 되는 보빈(150)을 탄력적으로 고정 및 보빈(150)이 원 위치로 복귀하기 위한 복원력을 제공한다.
고정자(300)는 요크(310) 및 마그네트(350)를 포함한다.
요크(310)는 요크 상판(312) 및 요크 측면판(314)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에서, 요크(310)는 후술 될 마그네트(350)로부터 발생 된 자기장의 누설을 방지하여 가동자(100)의 구동 효율을 향상시킨다.
요크 상판(312)은, 평면상에서 보았을 때, 사각 플레이트 형상으로 형성되며, 요크 상판(312)의 중앙부에는 보빈 또는 렌즈를 노출하는 개구가 형성된다.
요크 측면판(314)은 요크 상판(312)의 각 에지들로부터 보빈(150)을 감싸는 방향으로 연장된다.
마그네트(350)는 요크 측면판(314)의 내부에 배치되며, 마그네트(350)는 보빈(150)의 외주면에 배치된 코일 블럭(190)과 마주하는 위치에 배치된다. 마그네트(350)는, 예를 들어, 접착제에 의하여 요크 측면판(314)에 접착될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 마그네트(350)는, 예를 들어, 제1 탄성 부재(210)의 제1 하부 탄성 부재(214)의 제1 및 제2 탄성부(212,213)들 및 제2 하부 탄성 부재(218)의 제3 및 제4 탄성부(215,216)들과 대응하는 위치에 배치된다.
각 마그네트(350)들로부터 발생 된 자기장 및 코일 블럭(190)으로부터 발생 된 자기장에 의하여 발생 된 힘에 의하여 보빈(150)은 상부로 이동되고, 보빈(150)은 제1 및 제2 탄성 부재(210,220)들에 의하여 탄력적으로 지지 된다. 이때, 코일 블럭(190)에 인가된 전류량을 정밀하게 조절함으로써 보빈(150)의 이동 거리를 정밀하게 조절할 수 있다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 베이스(400)는 보빈(150)의 하면(130)과 마주하는 위치에 배치된다. 베이스(400)는, 예를 들어, 플레이트 형상으로 형성되며, 베이스(400)는 보빈(150) 및 제1 탄성 부재(210)를 서포트 한다.
베이스(400)는 바닥판(405) 및 서포트 돌기(430)들을 포함한다.
베이스(400)의 바닥판(405)은 보빈(150)의 렌즈를 노출하는 개구(410)를 포함하며, 보빈(150)의 하면(130)은 바닥판(405)에 지지되기 위하여 개구(410)의 주변과 대응하는 위치에 배치된다.
베이스(400)의 바닥판(405)의 상면 에지에는 제1 탄성 부재(210)를 수납하기 위한 탄성 부재 수납홈(420)이 형성된다.
서포트 돌기(430)는 베이스(400)의 바닥판(405)의 상면으로부터 돌출되며, 서포트 돌기(430)는 보빈(150)의 하면(130)과 접촉된다. 서포트 돌기(430)를 베이스(400)의 바닥판(405)의 상면으로부터 돌출시킬 경우, 보빈(150)의 하면(130)으로부터 돌출된 제1 및 제2 보스(132a,132b)들을 수납하기 위해 베이스(400)에 홈 또는 단턱을 형성할 때에 비하여 베이스(400)의 강성을 보다 향상시킬 수 있다.
서포트 돌기(430)는 보빈(150)의 하면(130)에 형성된 제1 및 제2 보스(132a,123b)들과 중첩되지 않는 위치에 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 베이스(400)의 바닥판(405)의 개구(410)의 주변에는 복수개의 서포트 돌기(430)들이 형성되며, 복수개의 서포트 돌기(430)들은 개구(410)의 중심을 기준으로 하였을 때, 비대칭 형상 또는 동일하지 않은 간격으로 형성된다.
서포트 돌기(430)들을 비대칭 형성 또는 동일하지 않은 간격으로 베이스(400)의 바닥판(405)에 형성함으로써 보빈(150) 및 바닥판(405)이 상호 충돌하면서 발생 되는 충격을 완충시켜 베이스(400)의 상면과 대향 하는 하면에 접착제 등에 의하여 부착된 IR 필터가 충격에 의하여 베이스(400)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 서포트 돌기(430)들은 베이스(400)의 바닥판(405)의 상면에, 예를 들어, 4 개가 형성된다.
이하, 4 개의 서포트 돌기(430)들은 제1 내지 제4 서포트 돌기(432,434,436,438)들로서 정의하기로 한다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 제1 서포트 돌기(432)는 보빈(150)의 하면(130)에 형성된 제1 보스(132a)와 인접하게 배치되며, 제1 서포트 돌기(432)는, 평면상에서 보았을 때, 제1 보스(132a) 및 제1 탄성 부재(210)의 제2 탄성부(213) 사이에 형성된다.
제2 서포트 돌기(434)는 보빈(150)의 하면(130)에 형성된 제2 보스(132b)와 인접하게 배치되며, 제2 서포트 돌기(434)는, 평면상에서 보았을 때, 제2 보스(132b) 및 제1 탄성 부재(210)의 제4 탄성부(216) 사이에 형성된다.
제3 서포트 돌기(436)는 보빈(150)의 하면(130)에 형성된 융착부(136) 및 제3 탄성부(215)의 사이에 형성되고, 제4 서포트 돌기(438)는 융착부(136) 및 제1 탄성부(212)의 사이에 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 및 제2 서포트 돌기(432,434)들은 바닥판(405)의 개구(410)의 중심(O)에 대하여 둔각의 각도(θ1)로 형성된다.
또한, 제3 및 제4 서포트 돌기(436,438)들은 바닥판(405)의 개구(410)의 중심(O)에 대하여 예각의 각도(θ2)로 형성된다.
도 4를 참조하면, 베이스(400)의 바닥판(405)의 상면으로부터 측정하였을 때, 제1 내지 제4 서포트 돌기(432,434,436,438)들은 보빈(150)의 하면(130)으로부터 돌출된 제1 및 제2 보스(132a,132b)들의 각 제1 높이(T1)보다 높은 제2 높이(T2)로 형성되고, 이로 인해 제1 및 제2 보스(132a,132b)들 및 베이스(400)의 바닥판(405) 사이에는 갭(G)이 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 내지 제4 서포트 돌기(432,434,436,438)들의 높이가 보빈(150)의 하면(130)으로부터 돌출된 제1 및 제2 보스(132a,132b)들의 높이보다 높게 형성될 경우, 상부로 이동된 보빈(150)이 원 위치로 복귀할 때 보빈(150)의 보스(132a,132b)들이 베이스(400)의 바닥판(405)에 접촉되기 이전에 보빈(150)의 하면(130)이 먼저 제1 내지 제4 서포트 돌기(432,434,436,438)들과 접촉된다.
따라서, 보빈(150)의 하면(130)이 먼저 제1 내지 제4 서포트 돌기(432,434,436,438)들과 접촉됨으로써 베이스(400)에 가해지는 충격을 크게 감소시킬 수 있고, 더욱이 베이스(400)의 바닥판(405)으로부터 제1 내지 제4 서포트 돌기(432,434,436,438)들이 돌출되기 때문에 베이스(400)의 강도 저하가 발생 되지 않을 뿐만 아니라 보빈(150)이 베이스(400)와 충돌하더라도 베이스(400) 또는 베이스(400)에 접착된 IR 필터의 분리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 일측에 제1 서포트 돌기(432)가 형성된 보빈(150)의 제1 보스(132a)의 타측, 일측에 제2 서포트 돌기(434)가 형성된 보빈(150)의 제2 보스(132b)의 타측에는 각각 보조 서포트 돌기(439a,439b)들이 각각 형성될 수 있다. 보조 서포트 돌기(439a,439b)들의 높이는 제1 및 제2 서포트 돌기(432,434)들의 높이보다 다소 낮은 높이로 형성될 수 있다.
하우징(500)은 상판(511), 결합 기둥(512)을 포함한다. 하우징(500)의 일부는 요크(310)의 상부에 배치되며, 탄성 부재(200)의 제2 탄성 부재(220)는 하우징(511) 및 요크(310) 사이에 개재된다.
커버 캔(600)은 상판(610) 및 측면판(620)을 포함하며, 상판(610)에는 보빈(150)의 렌즈를 노출하는 개구를 포함하며, 커버 캔(600)의 측면판(620)은 베이스(400)의 측면에 형성된 후크(미도시)와 결합 된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 보빈의 하면과 마주하는 베이스에 보빈의 하면과 접촉되는 서포트 돌기를 형성하여 보빈의 하면에 형성된 돌기가 베이스와 접촉하기 이전에 서포트 돌기와 보빈의 하면이 접촉되도록 하여 베이스의 파손 및 베이스에 접착된 필터판이 이탈되는 것을 방지하여 보이스 코일 모터의 파손 및 성능 저하를 방지할 수 있는 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.

Claims (1)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 안에 배치되는 보빈;
    상기 보빈에 배치되는 코일;
    상기 하우징에 배치되고 상기 코일과 대향하는 마그네트;
    상기 보빈의 아래 배치되는 베이스; 및
    상기 보빈에 결합되는 탄성 부재를 포함하고,
    상기 보빈은 하면으로부터 돌출되는 돌출부를 포함하고,
    상기 탄성 부재는 상기 돌출부와 광축 방향으로 오버랩되지 않는 보이스 코일 모터.

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