KR100360001B1 - 코인형 진동모터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동모터에 관한 것으로, 휴대폰이나 PDA 등과 같은 이동통신 단말기에 장착되어 무선신호를 수신하는 형태의 하나로 사용되는 진동을 발생하는 코인형 진동모터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 양면인쇄배선기판에 정류자 및 회로패턴을 형성하고 자성체링이 상기 회전자의 상면에 부착되는 통상의 코인형 진동모터 제조방법에 있어서, 정류자를 인쇄배선기판에 에칭가공하지 않고 별도로 프레스가공한 후 유연성 인쇄배선기판에 납땜결합을 하여 고정시킨 후 코일 및 베어링과 함께 사출성형 결합하여 회전자를 제조하는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하여 생산되는 진동모터는 적은 무게의 회전자로서 진동량을 극대화 시킬 수가 있으며, 전류소모가 적고 수명이 오래가는 장점이 있다.

또한, 제조공정에서 부품 이동시에 회전자와 하우징이 항상 일정한 간격을 유지할 수 있으므로 충격에 회전자가 탈락될 염려가 없고, 공정중의 회전 검사시에도 하우징을 덮지 않고도 제품의 이상 유무를 판별할 수 있으므로 작업 공정이 단순해지므로 원가절감의 탁월한 효과가 있다.

Description

코인형 진동모터 및 그 제조방법{Coin Type Driving Motor and Manufacturing Method of the Motor}

본 발명은 진동모터에 관한 것으로, 특히 휴대폰(Cellular Phone or PCS Phone)이나 PDA 등과 같은 이동통신 단말기에 장착되어 무선신호를 수신하는 형태의 하나로 사용되는 진동을 발생하는 코인형 진동모터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 모터는 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 것으로, 통상적으로 전동모터라 한다. 이러한 전동모터는 전류를 통하는 도체가 자계속에 있으면 힘을 받는다는 소위 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 고정자와 회전자 사이의 공극의 전자계를 중개하여 전기에너지를 토크라는 기계에너지로 변환하는 것이다.

전동모터는 회전코일을 전자석의 N극과 S극 사이에 놓고 코일에 전류를 통하여 회전시키는 타입으로 직류선 동기와 교류전류자선 동기가 있고, 아라고의 원판원리와 와전류를 이용하는 타입으로 교류의 유동전동기 및 동기전동기가 있다. 이와 같은 전동모터는 종류나 크기에 따라 적용되는 분야가 다양할 뿐만 아니라 그 사용되는 범위는 상당히 폭 넓게 적용되고 있다. 즉 전동모터의 축에 설치되는 장치에 따라 그 쓰임새가 달라지기 때문이다. 이러한 전동모터는 각종의 전기·전자기계에 널리 사용되는데, 예를 들면, PAGER나 휴대폰의 진동을 위한 모터나 선풍기의 송풍을 위한 모터, 유압이나 공압용 모터 등 상당히 많은 부분에 사용되고 있다.

이중 휴대폰이나 페이저 등의 이동통신 단말기의 진동을 위한 모터는 크게 실린더형의 BAR TYPE과 원판형의 COIN TYPE으로 구분되어진다.

이러한 종래의 진동 모터는 실린더형 모터와 코인형 진동 모터가 공존한다. 코인형 진동 모터에 관한 선행기술은 공개특허공보 제 2000-0044439호(2000년 7월 15일 공개 ; 코인형 구동모터)에 잘 나타나 있으므로 이를 바탕으로 종래의 진동장치의 구성에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 코인형 진동모터를 나타내는 사시도이고 도 2는 종래의 일실시예에 따른 코인형 진동모터를 나타내는 분리사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이, 휴대폰에 장착되는 진동장치는 한 개의 진동 모터로 구성되는 바, 상기 진동 모터는 금속성 상하 케이스(1,2)에 마그네트(3)와 회전자(4)가 샤프트를 중심으로 설치되는 구성이었다. 즉, 신호 전달을 위한 연성 회로(6)가 바닥에 놓이는 하부 케이스(2), 상기 연성회로(6)상에 동축으로 장착되는 링형 마그네트(3), 여러개의 코일 다발(5)을 회전중심으로부터 대칭으로 구비하여 상기 마그네트와 코일 다발간의 상호작용에 의해 발생하는 전자기력에 따라서 회전하는 원판형 회전자, 및 상기 회전자에 포함하도록 상기 하부 케이스에 압입되는 상부 케이스(1)로 구성된다.

또한, 공개특허공보 제 특2001-0113560호(2001년 12월 28일; 인쇄배선 정류자 부재를 갖는 로우터와 동 로우터를 구비한 편평형 모터)에는인쇄배선기판에 정류자를 설치하는 로우터를 갖는 진동모터에 관한 기술이 공개되어 있다.

종래의 코인형 진동모터의 제조 방법은 양면 인쇄배선기판에 에칭 가공으로 정류자 및 회로패턴을 형성하고, 관통공 도금으로 양면의 패턴을 연결시키며, 다시 정류자부 및 회로부에 Ni도금과 Au도금을 하는 인쇄배선기판을 사용한다. 이는 일본의 도꾜부품사(TOKYO PARTS) 및 국내 타사에서 진동모터 제조시 사용하고 있는 방법이다.

종래 방식으로 인쇄배선기판에 정류자를 형성하면 제조공정이 복잡하여 단가 상승 요인이 되며, 또한 동박에 도금까지 입힌 전체 두께가 0.025mm정도로 얇아서 수명이 짧아진다. 그리고 브러시가 정류자의 경계(SLOT)구간을 통과시 정류자의 마모가 심해지고 불꽂발생의 원인이 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 브러시에 대향하는 정류자를 인쇄배선기판에 형성하지 않고 유연성 인쇄배선기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)을 사용함으로써 제작 공정이 간단하고, 종전의 인쇄배선기판의 정류자보다 두꺼운 정류자를 사용할 수 있도록 하여 수명이 오래 가는 코인형 진동모터와 그 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 코인형 진동모터를 나타내는 사시도.

도 2는 종래의 일실시예에 따른 코인형 진동모터를 나타내는 분리사시도.

도 3은 정류자와 FPCB의 결합상태를 나타내는 도면.

도 4는 코일의 단말결선상태를 나타내는 도면.

도 5는 정류자와 FPCB를 납땜결합한 후 코일과 함께 일체 사출성형한 회전자의 평면도.

도 6은 정류자와 FPCB를 납땜결합한 후 코일과 함께 일체 사출성형한 회전자의 단면도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 코인형 진동모터를 나타내는 분리사시도.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 코인형 진동모터의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 10 : 상부케이스 2, 20 :하부케이스

3, 30 : 마그네트 4, 40 : 회전자

50 : 자성체링 60 : 브러시

70 : 샤프트 100 : FPCB

110 : 정류자(Segment) 120 : 코일

130 : 베어링 140 : 편심웨이트

150 : 시선 170 : 솔더부(Solder Land)

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 코인형 진동모터와 그 제조방법은 양면인쇄배선기판에 정류자 및 회로패턴을 형성하고 자성체링이 상기 회전자의 상면에 부착되는 통상의 코인형 진동모터 제조방법에 있어서, 정류자를 인쇄배선기판에 에칭가공하지 않고 별도로 프레스가공하여 제작하는 단계; 상기 정류자를 유연성 인쇄배선기판에 납땜결합하는 단계; 상기의 정류자가 납땜결합된 유연성 인쇄배선기판과 공지의 코일 및 베어링을 일체로 사출성형 결합하여 회전자를 제조하는 단계; 사출성형결합후 상기 정류자의 솔더부에 코일의 시선을 납땜결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로한다.

또한 본 발명은 상,하부 케이스와 하부케이스에 부착된 마그네트와 코일 및 정류자를 갖는 회전자로 구성되는 통상의 코인형 진동모터에 있어서,상기 회전자는 편심거리를 크게 하기 위해 120도 사이각으로 배치된 3개의 코일 중 1개 또는 2개의 코일의 외주에 텅스텐분말로 제작되는 편심웨이트를 가지며,상기 회전자의 상부에 13크롬강으로 제작되는 공지의 자성체링을 포함하고,상기 정류자는 두께가 0.04㎜ 내지 0.06㎜이고, 금,은과 같은 귀금속으로 도금처리된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한참조부호를 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 3은 정류자와 FPCB의 결합상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 코일의 단말결선상태를 나타내는 도면이다. 정류자(110)를 별도로 프레스가공하여 제조하여 도 3에서와 같이 FPCB(100)의 일면에 납땜결합(Soldering)하고 반대면에 도 4의 코일(120)을 위치시켜 회전자(40)를 구성하게 된다. 정류자는 0.05mm의 두께이고 금,은과 같은 귀금속으로 도금(Clad)처리가 것을 프레스가공하여 제조된다. 회전자의 제조는 다음과 같은 과정을 통해 이루어진다.

도 5는 정류자와 FPCB를 납땜결합한 후 코일과 함께 일체 사출성형한 회전자의 평면도이고, 도 6은 정류자와 FPCB를 납땜결합한 후 코일과 함께 일체 사출성형한 회전자의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 코인형 진동모터를 나타내는 분리사시도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 코인형 진동모터의 단면도이다.

도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기의 정류자(110)가 결합된 FPCB(100)와 코일(120)과 베어링(130)을 일체로 하여 수지로 사출성형함으로써 회전자(40)를 제조한다.

특히 상기의 회전자(40) 제조시에는 텅스텐분말로 제작된 편심웨이트(140)를 형성하여 제조되며 회전자(40)의 상부에는 자성체링(50)이 부착된다.

진동모터에 있어 진동량은 편심원리에 의해 회전자의 무게중심이 축의 중심으로부터 멀수록, 회전자의 질량이 클수록 그리고 회전자의 회전수가 클수록 더 큰 진동량을 얻을 수가 있다. 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

진동량 = 회전수²× 편심거리 × 회전자질량

진동량을 크게하기 위한 방법으로, 종래의 슬림형 진동모터는 기구적인 한계가 있어서 통상적으로 회전자가 반원판형 구조에 코일을 편측으로 배치하여 비중이 5정도의 고비중 수지로서 일체 성형하여 회전자의 무게중심을 이동시키거나, 다른 방법으로 회전자가 원판형 구조에 코일을 편측으로 배치하고 반대편에 텅스텐 분말로 제작된 편심웨이트를 배치하여 회전자의 무게중심을 이동시키는 구조로 자연히 회전자의 무게가 0.45g이상으로 무거워지므로 상대적으로 많은 진동량을 얻을 수 있다. 그러나 구동시 많은 토크(Torque)가 필요하므로 전류소모량이 커지는 단점이 있다. 한편, 회전수를 증가시킬 경우에는 진동량을 크게 할 수는 있지만 정류자 등의 마모로 인해 모터의 수명이 단축된다는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같이 3개의 코일중 2개의 코일의 외주에 텅스텐 분말로 제작된 편심웨이트(140)를 설치함으로써 편심거리를 회전자의 반지름 또는 그보다 크게 하였다. 따라서 종래와 같이 회전자(40)의 회전수나 회전자의 질량을 크게하여 진동량을 늘리지 않고 편심거리를 크게 하여 진동량을 크게 하였다.

진동모터가 안정적인 구동을 위해서는 코일 및 정류자로 구성된 회전자와 마그네트로 구성된 계자간의 일정한 공극이 유지하도록 하여야 한다. 종래의 공극 유지를 위한 구성방식은 브러시의 스프링력에 의해 회전자가 상부 하우징에 밀착이 되어 회전이 되도록 되어진다. 이때 회전자와 하우징 사이에는 폴리에스테르계의 내마찰성 필름이 장착되어 윤활 역할을 하게된다. 이러한 방법은 회전자가 하우징에 밀착이 되어지므로 제품의 외부 압력, 힘에 의해 공극의 간격이 변화가 될 수 있다.

따라서 본 발명은 항상 일정한 공극을 유지하는 방법으로 회전자(40)의 상부에 13크롬(Cr)강으로 제작된 자성체링(50)을 부착시켜 마그네트(30)의 흡인력과 브러시(60)의 스프링력에 의해 반발력으로 항상 일정한 공극을 유지할 수 있도록 하고 있다. 상기 링은 외경이 Ф3.5이며, 브러시(60)는 마그네트(30)의 윗면으로부터 0.8mm정도의 높이로 유지되도록 한다.

사출성형된 회전자(40)에서 코일(120)의 시선은 정류자(110)의 솔더부(Solder Land)(170)에 납땜결합한다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 정류자를 0.05mm의 두께의 귀금속으로 도금처리가 된 재료를 따로 프레스가공하므로 도금공정이 필요치 않고, 인쇄배선기판을 사용치 않으므로 제작 공정이 간단해지며, 정류자의 두께가 0.025mm인 종전의 인쇄배선기판의 정류자보다 두꺼워 정류자의 수명이 연장되는 장점이 있다. 그리고, 0.05mm두께의 정류자의 경계구간이 일체 성형 사출시 수지로서 메워질 수 있는 충분한 공간이 형성되므로 경계가 수지로 메워져 브러시가 경계구간을 통과시 간섭을 적게 받으므로 마모가 적으며 불꽃 발생을 줄일 수 있다. 또한 편심거리를 최대화하여 적은 무게의 회전자로서 진동량을 극대화 시킬 수가 있으며, 전류소모가 적어 수명을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 공정의 이동간에도 항상 일정한 간격을 유지할 수 있으므로 충격에 회전자가 탈락될 염려가 없고, 공정중의 회전 검사시에도 하우징을 덮지 않고도 제품의 이상 유무를 판별할 수 있으므로 작업 공정이 단순해지므로 원가절감이 가능하다는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 양면인쇄배선기판에 정류자 및 회로패턴을 형성하고 자성체링이 상기 회전자의 상면에 부착되는 통상의 코인형 진동모터 제조방법에 있어서, 정류자를 인쇄배선기판에 에칭가공하지 않고 별도로 프레스가공하여 제작하는 단계; 상기 정류자를 유연성 인쇄배선기판에 납땜결합하는 단계; 상기의 정류자가 납땜결합된 유연성 인쇄배선기판과 공지의 코일 및 베어링을 일체로 사출성형 결합하여 회전자를 제조하는 단계; 사출성형결합후 상기 정류자의 솔더부에 코일의 시선을 납땜결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터의 제조방법.
2. 삭제
3. 상,하부 케이스와 하부케이스에 부착된 마그네트와 코일 및 정류자를 갖는 회전자로 구성되는 통상의 코인형 진동모터에 있어서,

   상기 회전자는 편심거리를 크게 하기 위해 120도 사이각으로 배치된 3개의 코일 중 1개 또는 2개의 코일의 외주에 텅스텐분말로 제작되는 편심웨이트를 가지며,

   상기 회전자의 상부에 13크롬강으로 제작되는 공지의 자성체링을 포함하고,

   상기 정류자는 두께가 0.04㎜ 내지 0.06㎜이고, 금,은과 같은 귀금속으로 도금처리된 것을 특징으로 하는 코인형 진동모터.
4. 삭제
5. 삭제