KR100726245B1

KR100726245B1 - 진동모터

Info

Publication number: KR100726245B1
Application number: KR1020050130582A
Authority: KR
Inventors: 기현승
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-06-08
Also published as: US20080157611A1; JP2007181391A; CN1992476A

Abstract

내부 공간을 형성하는 베이스 및 케이스와, 베이스 및 케이스에 회전 가능하게 삽입되는 샤프트와, 샤프트에 삽입되어 회전하며 복수개의 권선코일과 권선코일과 연결되는 정류자를 포함하는 회전자와, 회전자의 하면에 부착되는 중량체와, 정류자와 접속되며 베이스에 위치하는 브러쉬와, 회전자에 대향하는 마그네트를 포함하는 진동모터는 진동량을 크게 할 수 있고 구동시 소모되는 전류량을 줄일 수 있다.

브러쉬, 정류자, 진동모터

Description

진동모터{VIBRATION MOTOR}

도 1은 종래 기술에 따른 진동모터 회전자의 평면도.

도 2는 종래 기술에 따른 진동모터의 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터의 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자의 평면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중량체가 회전자의 하면에 부착된 상태를 도시한 평면도.

<도면 부호의 설명>

11: 케이스 13: 베이스

15: 샤프트 17: 상부 베어링

19: 하부 베어링 21: 와셔

25: 브러쉬 27: 정류자

29: 슬라이딩 와셔 31: 마그네트

34: 요크 35: 메탈 테이프

37: 회전자 41: 권선코일

43: 중량체 45: 사출물

47: 하드기판

본 발명은 진동모터에 관한 것이다.

일반적으로 진동모터는 회전자가 편심된 상태로 회전하는 과정에서 진동이 발생되며, 이러한 진동모터는 주로 소형으로 제작되어 휴대용 전화기 또는 호출기 등에 내장된다.

도 1 내지 도 2는 일반적인 코인 타입 진동모터에 관한 것으로서, 도 1은 진동모터의 내측 상부에 위치한 회전자와 일체형으로 형성된 회전자 몰드부의 평면도를 나타내며, 도 2는 도 1의 단면 I-I'를 포함하는 코인타입 진동모터의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 브라켓(109)의 상부 중앙에 샤프트(105)가 삽입되고 상기 브라켓(109)의 상면에 샤프트(105)와 이격되어 상기 샤프트의 외측 둘레를 감싸는 도넛(donet) 형상의 마그네트(108)가 설치된다. 상기 마그네트(108) 사이의 공간에는 벤딩부를 구비하는 브러쉬(111)가 상측의 정류자 기판(103)과 접촉된다.

또한, 상기 정류자 기판(103)은 회전자(102)의 배면에 구비되며, 상기 회전자(102)는 마그네트(108)의 상측에 위치하고 베어링(106)에 의해 지지되어 샤프 트(105)를 중심으로 회전하며, 상기 정류자 기판(103)이 위치하는 회전자(102)의 상면으로는 권선코일(107)이 분리 형성되고 이들 사이에서 편심력을 작용시키기 위한 중량체(113)가 설치된다.

이하, 종래 기술에 따른 코인 타입 진동모터의 동작에 대해서 설명하기로 한다.

진동모터에 외부 전원이 인가되면, 상기 브러쉬(111)와 정류자 기판(103)을 통해 편심된 회전자(102) 내에 배치된 권선코일(107)에 전류가 흐르게 되고, 마그네트(108)와 케이스(101)로 이루어진 계자와의 상호 작용에 의해 상기 중량체(113)에 의해 편심된 회전자(102)가 베어링(106)을 사이에 두고 상기 샤프트(105)의 주위를 회전함으로써 진동이 유발된다.

그러나 종래의 코인 타입 진동모터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전자 상부에 중량체(113)가 위치하기 때문에 코일(107)의 크기를 크게 할 수 없었고, 이로 인해 모터의 진동량을 증가시킬 수 없는 문제점을 가진다. 또한, 브라켓(109)에만 배치되기 때문에 상기 코일(107)을 관통하는 자기력선의 세기가 충분히 크지 못하여 모터의 진동량이 증가시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 모터의 진동량을 크게 할 수 있고 구동시 소모되는 전류량을 줄일 수 있는 진동모터를 제공하는 것이다.

본 발명은 제작이 용이한 회전자를 구비하는 진동모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 진동모터는 내부 공간을 형성하는 베이스 및 케이스와, 베이스 및 케이스에 회전 가능하게 삽입되는 샤프트와, 샤프트에 삽입되어 회전하며 복수개의 권선코일과 권선코일과 연결되는 정류자를 포함하는 회전자와, 회전자의 하면에 부착되는 중량체와, 정류자와 접속되며 베이스에 위치하는 브러쉬와, 회전자에 대향하는 마그네트를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 진동모터는 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 권선코일은 회전자 상에 약 120°의 간격을 가지고 3개가 배치될 수 있으며, 권선코일은 모두 동일한 크기를 구비할 수 있다.

중량체는 중심각이 180°보다 작을 수 있으며, 텅스텐 또는 텅스텐 합금으로 이루어질 수 있다. 그리고 샤프트는 케이스 및 베이스에 베어링을 매개로 하여 삽입됨으로써 샤프트의 회전을 원활하게 할 수 있다. 또한, 샤프트의 일단부와 베이스 사이에는 슬라이딩 와셔가 개재되어 샤프트의 회전을 더욱 더 원활하게 할 수 있다.

중량체는 부채꼴 형상을 갖거나 또는 횡단면이 원호 형상을 갖고 회전자의 둘레를 따라 부착될 수 있다. 그리고 회전자는 하드 기판을 추가로 포함하고, 정류자, 샤프트, 권선코일 및 중량체는 하드 기판과 함께 인서트 사출에 의해 일체로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 진동모터의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동모터는 내부 공간을 형성하는 베이스(13) 및 케이스(11), 베이스(13) 및 케이스(11)에 회전 가능하게 삽입되는 샤프트(15), 샤프트(15)에 의해 지지되며 진동을 유발하는 회전자(37), 회전자(37)의 하면에 부착되는 중량체(43), 정류자(27)와 접속되며 베이스(13)에 위치하는 브러쉬(25), 회전자(37)에 대향하며 케이스(11)에 각각 고정되는 마그네트(31)를 포함한다.그리고 회전자(37)는 하드기판(47) 상에 사출물(45)에 의해 고정되는 권선코일(41) 및 중량체(43)를 포함한다.

본 실시예에 따른 진동모터는 중량체(43)를 회전자(37)의 하면에 배치하기 때문에 코일의 크기를 증가시켜 진동량을 크게할 수 있다. 또한, 중량체(43)를 회전자(37)의 하면에 부착하기 때문에 중량체(43)를 크게 할 수 있어 진동량을 더욱 더 크게할 수 있다. 이로 인해 적은 양의 전류만으로도 진동량을 크게 할 수 있기 때문에 구동시 소모되는 전류량을 줄일 수 있게 된다. 그리고 샤프트(15), 정류자(27), 권선코일(41) 및 중량체(43)를 인서트 사출 성형에 의해 일체로 하드 기판(47) 상에 부착하기 때문에 생산성을 높이고 회전자(37)의 내구성을 향상할 수 있게 된다.

이하에서는 본 실시예에 따른 진동모터의 각각의 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

케이스(11) 및 베이스(13)는 상호 결합하여 진동모터의 내부 공간을 형성한다. 그리고 케이스(11)의 중앙에는 샤프트(15)의 일단부가 상부 베어링(17)을 매개로 하여 삽입되고, 베이스(11)의 중앙에는 샤프트(15)의 타단부가 하부 베어링(19)을 매개로 하여 삽입된다. 그리고 케이스(11)의 내부에는 마그네트(31)가 부착된다. 케이스(11) 및 베이스(13)는 휴대용 전화기 등의 수신부에 장착된다.

샤프트(15)는 케이스(11) 및 베이스(13)에 상부 베어링(17) 및 하부 베어링(19)을 매개로 하여 회전 가능하게 삽입된다. 그리고 샤프트(15)의 일단부는 베이스(13)와 슬라이딩 와셔(29)를 매개로 하여 접하고 있다. 슬라이딩 와셔(29)는 샤프트(15)의 일단부와 베이스(13) 사이에 발생하는 마찰을 줄여, 샤프트(15)의 회전을 원활하게 한다.

샤프트(15)의 중앙에는 회전자(37)가 삽입되어 샤프트(15)와 일체로 회전한다. 샤프트(15)에 회전자(37)를 접착제를 이용하여 고정할 수 있지만, 생산성을 높이고 회전자(37)의 내구성 향상을 위하여 샤프트(15), 정류자(27), 권선코일(41) 및 중량체(43)를 인서트 사출 성형을 이용하여 일체로 형성할 수도 있다. 그리고 샤프트(15)에는 회전자(37)의 회전에 따른 이탈을 방지하기 위해서 와셔(21)가 삽입될 수 있다.

상부 베어링(17)은 케이스(11)와 샤프트(15) 사이에 개재되어 있으며, 하부 베어링(19)은 베이스(13)와 샤프트(15) 사이에 개재되어 샤프트(15)의 회전을 원활하게 한다. 상부 베어링(17) 또는 하부 베어링(19)으로는 유체 베어링, 유체 동압 베어링, 오일리스 베어링 등 다양한 베어링이 사용될 수 있다. 그리고 상부 베어링 (17)이 유체 베어링일 경우, 유체가 비산하는 것을 방지하기 위해서 케이스(11)의 상부 중앙에는 메탈 테이프(35)가 부착된다.

샤프트(15)에는 회전자(37)의 정류자(27)와 전기적으로 연결되는 브러쉬(25)가 구비된다. 브러쉬(25)는 베이스(13)에 고정되어 있으며 정류자(27)와 접하면서 외부로부터 공급되는 전류가 정류자(27)로 흐를 수 있도록 한다. 정류자(27)는 회전자(37)와 함께 회전함과 동시에 브러쉬(25)와 접하면서 권선코일(41)에 전류를 공급한다.

회전자(37)는 샤프트(15)에 삽입되어 회전하면서 진동을 유발하며, 하드기판(47), 권선코일(41), 중량체(43) 및 사출물(45)로 이루어진다.

하드기판(47)은 원판 형상을 가지며, 하드기판(47)의 상면에는 권선코일(41) 및 중량체(43)가 사출물(45)에 의해 고정된다. 하드기판(47)은 권선코일(41)의 양단부가 접속되는 인쇄회로기판(PCB) 일 수 있다.

중량체(43)는, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 회전자(37)의 하면에 고정되며 회전자(37)가 회전 하는 경우 편심을 유발함으로써 진동을 생성한다. 중량체(43)는 부채꼴 형상을 가지고 그 중심각은 180°이하인 것이 바람직한데, 이는 중심각이 180°를 초과하는 경우 초과분 만큼 편심량이 상쇄되기 때문이다. 중량체(43)는 인서트 사출 성형에 따른 사출물(45)에 의해 하드 기판(47) 상에 고정되거나 접착제 등에 의해 고정될 수 있다.

중량체(43)는 편심량의 증가를 위해서 비중(specific gravity)이 큰 재질, 예를 들면 오스뮴(비중 22.5), 백금(비중 21.45), 텅스텐(비중 19.3) 및 금(비중 19.29) 등으로 이루어질 수 있다.

사출물(45)은 인서트 사출 성형(insert injection molding)에 의해 형성되며, 권선코일(41) 및 중량체(43)를 하드기판(47)에 고정한다. 그리고 사출물(45)은 절연물질로 이루어져, 권선코일(41) 사이를 절연하는 역할을 한다. 절연성을 가지는 사출물(45)로는 열경화성 수지와 같은 플라스틱 수지가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 사출물(45)로는 에폭시수지, 시안산 에스테르수지, 비스말레이미드수지, 폴리이미드수지, 관능기 함유 폴리페니렌 에테르수지 등의 수지가 단독 또는 2종 이상 배합된 조성물이 사용될 수 있다.

권선코일(41)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전자(37)의 중앙에서 120°의 간격을 가지고 3개가 구비된다. 권선코일(41)의 개수는 3n(n은 자연수) 일 수 있는데, 이는 진동모터가 3상인 경우 권선코일(41)의 수도 3의 배수이어야 하기 때문이다. 본 실시예에서는 권선코일(41)을 3개로 도시하였지만, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니며 3n개일 수 있음은 물론이다.

3개의 권선코일(41)은 120°각도의 동일한 간격을 가지고 배열되며 모두 동일한 크기를 가질 수 있는데, 이는 권선코일(41)을 최대한 크게 하여 진동량을 최대로 하기 위함이다. 그리고 본 실시예에 따른 진동모터는 중량체(43)가 회전자(37) 상에 위치하지 않고 하면에 위치하기 때문에 권선코일(41)의 크기를 크게 할 수 있다.

마그네트(31)는 케이스(11)의 내부면에 고정되며 페라이트와 네오디뮴(neodymium) 등의 영구자석으로 도넛 형상을 갖는다. 마그네트(31)로부터 나온 자 기력선은 권선코일(41)을 통과하여 다시 마그네트(31)로 돌아오는 폐자로(closed magnetic path)를 형성한다. 본 실시예에서는 마그네트(31)가 회전자(37)의 상부 즉 케이스(11)의 내부에 부착되어 있지만, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니며 회전자(37)의 회전을 방해하지 않는 범위 내에서 베이스(13)에 고정될 수 있음은 물론이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중량체(43)는 횡단면이 원호 형상을 가지고 회전자(37)의 이면에서 둘레를 따라 고정된다. 고정하는 방법은 앞서 본 실시예와 같이 접착제 및/또는 사출물(45)을 이용하여 고정될 수 있다. 그리고 중량체(43)의 중심각은 180°이하인 것이 바람직하다. 이는 중량체(43)의 중심각이 180°이상이 되면, 초과분에 해당하는 중량 만큼 편심량이 상쇄되기 때문이다.

이하에서는 본 실시예에 따른 진동모터의 작동에 대해서 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 브러쉬(25) 및 정류자(27)를 통하여 전류가 입력되면, 정류자(27)와 연결된 권선코일(41)에 전류가 입력됨으로써 권선코일(41)의 주위에는 전기장이 생성된다. 그리고 마그네트(31)에 의해 자기장이 생성된다. 이와 같이 생성되는 전기장 및 자기장은 상호 작용하여 플레밍의 왼손의 법칙에 의해 전자기적인 힘을 생성하는데, 이와 같은 전자기력에 의해 회전자(37)의 회전이 가능하게 되는 것이다. 그리고 회전자(37)에는 중량체(43)가 회전자(37)의 회전 중심에 대해 편향되게 위치하고 있기 때문에, 회전자(37)의 회전에 의해 진동이 유발된다. 이와 같이 생성된 진동은 회전자(37)가 삽입된 샤프트(15)를 통해 케이스(11) 및 베이스(13)에 전달됨으로써 진동이 외부로 전파된다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 다양한 변경예와 수정예도 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 모터의 진동량을 크게 할 수 있고 구동시 소모되는 전류량을 줄일 수 있는 진동모터를 제공할 수 있다.

본 발명은 제작이 용이한 회전자를 구비하는 진동모터를 제공할 수 있다.

Claims

내부 공간을 형성하는 베이스 및 케이스와;

상기 베이스 및 상기 케이스에 회전 가능하게 삽입되는 샤프트와;

상기 샤프트에 삽입되어 회전하며 복수개의 권선코일과 상기 권선코일과 연결되는 정류자를 포함하는 회전자와;

상기 회전자의 하면에 부착되는 중량체와;

상기 정류자와 접속되며 상기 베이스에 위치하는 브러쉬와;

상기 회전자에 대향하는 마그네트를 포함하는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 권선코일은 상기 회전자 상에 120°의 간격을 가지고 3개가 배치되는 진동모터.
제 2 항에 있어서,

상기 권선코일은 모두 동일한 크기를 갖는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 중량체는 중심각이 0°보다 크고 180°보다 작거 같은 진동모터.
제 4 항에 있어서,

상기 중량체는 텅스텐 또는 텅스텐 합금으로 이루어지는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 샤프트는 상기 케이스 및 상기 베이스에 베어링을 매개로 하여 삽입되는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 샤프트의 일단부와 상기 베이스 사이에는 슬라이딩 와셔가 개재되는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 중량체는 부채꼴 형상을 갖는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 중량체는 횡단면이 원호 형상을 갖고 상기 회전자의 둘레에 부착되는 진동모터.
제 1 항에 있어서,

상기 회전자는 하드 기판을 추가로 포함하고,

상기 정류자, 상기 샤프트, 상기 권선코일 및 상기 중량체는 상기 하드 기판과 함께 인서트 사출에 의해 일체로 형성되는 진동모터.