KR100629248B1 - 모터 - Google Patents

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엄재준
박영일
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

디지털 기기에 설치된 카메라를 회전시키는 모터가 개시된다. 상기 모터는 소정 높이를 가지는 베어링하우징과 대응되는 형상의 베어링이 채택되므로, 베어링의 치수가 커진다. 그러므로, 모터의 수명이 연장된다. 또한, 베어링하우징의 내부에 압입된 베어링에 회전축을 조립하고, 베어링하우징을 하부케이스에 조립한 후, 상부케이스와 하부케이스를 결합하면, 케이스의 중심축과 회전축의 중심축이 정확하게 일치되므로, 기동전압이 낮아진다. 또한, 간편하게 케이스의 중심축과 회전축의 중심축을 일치시켜 조립할 수 있다. 또한, 마그네트와 코일의 두께가 두꺼워지므로 토크가 향상된다. 또한, 종래의 모터가 가지고 있는 정류자 및 브러쉬의 마모로 인한 수명단축, 브러쉬의 변형에 의한 문제점들이 해소된다.

Description

모터 {MOTOR}
도 1은 종래의 모터의 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 코깅플레이트가 회로기판의 저면에 설치된 것을 보인 평면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 단면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 모터의 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 철편의 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
111 : 상부케이스 115 : 하부케이스
116 : 지지관 120 : 베어링하우징
130,135 : 베어링 140 : 회전축
150 : 회전자 160 : 고정자
170 : 플레이트 118 : 철편
본 발명은 디지털 기기에 설치된 카메라를 회전시키는 모터에 관한 것이다.
디지털기기의 다기능화 추세에 따라 카메라 및 MP3플레이어 등이 내장된 휴대폰 등과 같은 디지털기기가 개발되어 사용되고 있다. 그런데, 내장된 카메라를 손으로 회전시키는 방식에서 모터로 회전시키는 방식이 일반화되고 있다.
디지털 기기에 내장된 카메라를 회전시키는 종래의 모터를 도 1을 참조하여 설명한다.
도시된 바와 같이, 상호 결합된 케이스(11)와 합성수지재의 베이스(13)가 마련되고, 케이스(11) 및 베이스(13)에는 회전축(21)의 상단부측 및 하단부측이 각각 지지된다.
회전축(21)의 중앙부측에는 회로기판(23)과 코일(25), 하부측에는 정류자(27)가 사출로 형성된다. 그리고, 케이스(11)에는 회전축(21)의 상부측을 감싸는 형태로 링형상의 마그네트(30)가 접착되고, 베이스(13)에는 상호 대향하는 한쌍의 브러쉬(40)가 설치되어 정류자(27)와 접촉된다.
회전축(21)의 상단부는 케이스(11)의 외측으로 돌출되는데, 이 부위에 디지털 기기에 내장된 카메라를 회전시키기 위한 기어(50)가 설치된다. 미설명부호 15a 및 15b는 베어링이고, 40a는 인출선이며, 45는 브러쉬홀더이다.
상기와 같은 종래의 모터는 다음과 같은 단점이 있다.
첫째, 베이스(13)에는 베어링(15b)과 브러쉬홀더(45)가 고정되므로, 베이스(13)는 소정 이상의 두께를 가져야 한다. 그런데, 설정된 두께 이내로 모터를 제조하기 위해서는 베어스(13)가 두꺼워지는 만큼 마그네트(30)와 코일(25)의 두께를 줄여야 한다. 마그네트(30)와 코일(25)의 두께가 줄면 토크가 작아지므로, 이를 보상하여야 한다. 토크를 보상하지 않은 모터를 배터리의 최저전압이 3.0V인 이동통신 기기에 사용할 경우에는 3.0V이하에서 모터가 기동하지 않는 경우가 종종 발생한다. 그러므로, 반드시 토크를 보상하여야 한다.
토크를 보상하기 위해서는 마그네트(30)를 크게 하거나, 베이스(13)에 백요크(Back Yoke)를 설치한다.
마그네트(30)를 크게 하려면, 외경은 정해져 있으므로 내경을 작게 하여야 하는데, 마그네트(30)의 내경이 작아지면 회전축(21)의 상단부측을 지지하는 베어링(15a)의 치수가 작아진다.
그런데, 베어링(15a)의 치수가 작아져 두께가 얇아지면, 베어링(15a)에 함침된 오일이 상대적으로 단시간에 누수되므로, 모터의 수명이 상대적으로 단축되는 단점이 있다.
그리고, 종래의 모터는 브러쉬(40) 및 브러쉬홀더(45)의 간섭으로 인하여 베이스(13)에 상기 백요크를 설치할 수 없는 문제점이 있다.
둘째, 회전축(21)의 상단부측 및 하단부측은 케이스(11)의 베어링(15a) 및 베이스(13)의 베어링(15b)에 각각 압입되어 설치된다. 이때, 케이스(11)의 중심축과 베이스(13)의 중심축이 정확하게 일치하여야 회전축(21)이 수직으로 설치된다. 그런데, 종래의 모터는 케이스(11)의 중심축과 베이스(13)의 중심축 및 회전축(21)의 중심축을 정확하게 일치시켜 결합하기 어려워, 브러쉬(40)가 변형되고 기동전압이 상승하는 단점이 있다.
셋째, 브러쉬(40)가 설치된 모터의 특성상 브러쉬(40)와 정류자(27) 사이의 마찰에 의하여 브러쉬(40)와 정류자(27)가 마모되어 모터의 수명이 단축되는 단점이 있다.
넷째, 회전축(21), 회로기판(23), 코일(25) 및 정류자(27)는 사출로 성형된다. 그리고, 대향하는 한쌍으로 마련된 브러쉬(40)의 부위 중, 정류자(27)의 외면에 접촉되는 브러쉬(40) 부위 사이의 간격은 정류자(27)의 외경 보다 좁아야 정류자(27)에 견고하게 접촉된다. 그러므로, 정류자(27)의 외면에 브러쉬(40)를 접촉시키기 위해서는, 정류자(27)와 접촉되는 브러쉬(40)의 부위를 베이스(13)의 측면측으로 벌린 후, 놓아야 한다. 그런데, 브러쉬(40)를 정류자(27)에 접촉시키기 위하여, 브러쉬(40)를 벌릴 때, 브러쉬(40)가 변형되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 수명을 향상시킬 수 있는 모터를 제공함에 있다.
본 발명의 제 2 목적은 기동전압을 낮출 수 있는 모터를 제공함에 있다.
본 발명의 제 3 목적은 토크를 향상시킬 수 있는 모터를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터는, 상호 결합된 상부케이스와 하부케이스를 가지는 케이스; 상면이 개방된 원통형으로 마련되어 하부측은 상기 하부케이스에 지지되고, 상부측은 상기 케이스의 내부 중앙부측에 위치된 베어링하우징; 상기 베어링하우징의 내부에 제공된 베어링; 하부측은 상기 베어링에 지 지되고 상단부측은 상기 상부케이스의 외측으로 돌출된 회전축; 상기 베어링하우징 상측 부위의 상기 회전축에 고정된 로터요크와 상기 로터요크의 저면에 접착된 마그네트를 가지는 회전자; 상기 하부케이스의 저면에 설치된 회로기판과 상기 마그네트에 대응하도록 상기 회로기판에 접착되어 상호 접속된 한 쌍의 코일을 가지는 고정자; 및 전류가 인가된 상기 코일과 상기 마그네트의 작용에 의하여 발생되는 전자기력에 의한 토크가 제로인 지점에 상기 회전자가 정지하는 것을 방지하기 위한 코깅토크(Cogging)발생수단을 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 모터를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 상호 결합되어 내부에 소정 공간을 형성하는 상부케이스(111)와 하부케이스(115)를 가지는 케이스(110)가 마련된다.
케이스(110)의 내부에는 상면이 개방된 원통형의 베어링하우징(120)이 설치된다. 베어링하우징(120)의 하부측은 하부케이스(115)의 중앙부측에 형성된 지지관(116)에 지지되어 설치되고, 상부측은 케이스(110)의 중앙부측에 위치된다. 지지관(116)은 케이스(110)의 외측, 즉, 하부케이스(115)의 하측으로 돌출되게 버링(Burring)으로 형성된다.
베어링하우징(120)의 내부에는 베어링하우징(120)과 대응되는 형상으로 마련된 베어링(130)이 압입되고, 베어링(130)에는 회전축(140)의 하부측이 지지된다. 이때, 회전축(140)의 상부측은 상부케이스(111)를 관통하여 상부케이스(111)의 상 측으로 돌출된다. 상부케이스(111)의 상측으로 돌출된 회전축(140)의 부위에는 디지털 기기에 내장된 카메라 등을 회전시키기 위한 기어(50)가 설치된다.
베어링하우징(120) 상측에 위치된 회전축(140)에는 회전자(150)가 설치되는데, 회전자(150)는 회전축(140)에 압입된 로터요크(151)와 로터요크(151)의 저면에 접착된 링형상의 마그네트(155)를 가진다.
그리고, 케이스(110)의 내부에는 고정자(160)가 설치되는데, 고정자(160)는 하부케이스(115)의 저면에 설치된 회로기판(161)과 회로기판(161)에 접착된 코일(165)을 가진다. 회로기판(161)에는 전기적인 스위칭(Switching)을 하기 위한 제어소자(미도시)가 배치되고, 코일(165)은 한 쌍으로 마련되어 상호 접속된다.
본 실시예에 따른 모터(100)는 베어링하우징(120)의 높이가 케이스(110) 높이의 1/2 이상으로 마련되고, 베어링하우징(120)과 대응되는 형상의 베어링(130)이 베어링하우징(120)에 압입된다. 그러므로, 상대적으로 큰 높이 및 넓은 폭을 가지는 베어링(130)이 설치되므로, 베어링(130)을 장시간 사용할 수 있다. 이로인해, 모터(100)의 수명이 연장된다. 또한, 베어링하우징(120)의 상단부측 외주면에는 외측으로 연장된 링형상으로 연장부(121)가 형성된다. 즉, 베어링하우징(120)은 단면(斷面) 형상이 대략 T 형상으로 마련되며, 베어링(130)은 베어링하우징(120)과 대응되는 형상으로 형성된다. 이는, 베어링(130)의 치수를 최대한 크게 하여, 모터(100)의 수명을 더욱 연장하기 위함이다.
또한, 베어링하우징(120)의 내부에 베어링(130) 및 회전축(140)을 조립하고, 베어링하우징(120)을 하부케이스(115)의 지지관(116)을 조립한 후, 상부케이스 (111)와 하부케이스(115)를 결합한다. 즉, 베어링하우징(120)의 중심축과 하부케이스(115)의 중심축이 일치되게 베어링하우징(120)을 하부케이스(115)에 결합한 후, 상부케이스(111)와 하부케이스(115)를 결합하면, 케이스(110)의 중심축과 회전축(140)이 중심축은 자동적으로 일치하므로, 용이하게 케이스(110)의 중심축과 회전축(140)의 중심축을 일치시켜 결합할 수 있다.
또한, 하부케이스(115)의 두께를 얇게 형성할 수 있으므로, 마그네트(155)와 코일(165)을 두께를 두껍게 할 수 있다. 이로인해, 토크가 향상된다.
단상의 모터에서는 코일과 마그네트 간의 상호작용에 의하여 발생되는 전자기력에 의한 토크가 자극의 양단부로 갈수록 작아지고, 급기야 상기 토크가 제로가 되는 불기동점(Dead Point)이 존재한다.
본 실시예에 따른 모터(100)에는 코일(165)에서 발생되는 전자기력에 의한 토크가 제로인 지점에 회전자(150)가 정지하는 것을 방지하기 위한 코깅토크(Cogging Torque)발생수단이 마련된다. 이를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
상기 코깅토크발생수단은 전자기력에 의한 토크에 대하여 부하로 작용하는 코깅토크를 제공하여, 가장 작은 전자기력에 의한 토크는 크게 형성되게 하고, 가장 큰 전자기력에 의한 토크는 작게 형성되게 하여, 전자기력에 의한 토크와 상기 코깅토크가 이상적인 합성 토크로 출력되게 한다. 즉, 전자기력에 의한 토크의 부하로 작용하는 코깅토크를 전자기력에 의한 토크의 출력 값과 반비례하는 방식으로 출력되게 하여 전자기력에 의한 토크의 증강폭을 줄이므로서 모터가 안정되게 구동되도록 한다.
도시된 바와 같이, 상기 코깅토크발생수단은 자성체의 코깅플레이트(170)로 마련된다. 코깅플레이트(170)는 회로기판(161)과 하부케이스(115) 사이에 설치된 링형상의 몸체(171)와 몸체(171)의 외주면에서 돌출 형성되며 전자기력에 의한 토크가 제로인 지점에 위치된 돌출편(175)을 가진다.
미설명부호 162는 인출선이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 단면도로써, 제 1 실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 베어링(135)은 상호 소정 간격을 가지는 제 1 및 제 2 베어링(135a,135b)을 가진다. 이때, 제 1 베어링(135a)은 베어링하우징(120)의 하부측과 대응되는 형상으로 형성되어 베어링하우징(120)의 하부측에 압입되고, 제 2 베어링(135b)은 베어링하우징(120)의 상부측과 대응되는 형상으로 형성되어 베어링하우징(120)의 상부측에 압입된다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 모터의 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 철편의 사시도로써, 제 1 실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 상기 코깅토크발생수단은 코일(155)의 내부에 설치된 자성체의 철편(118)으로 마련된다. 이때, 철편(118)은 하부케이스(115)의 일부를 절개한 후, 벤딩 형성하고, 코일(155)의 내부와 대응되는 회로기판(151)의 부위에는 철편(118)이 통과하는 관통공(152)이 형성된다. 철편(118)이 자성체이므로, 하부케이스(115)는 자성체로 마련된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 모터는 소정 높이를 가지는 베어링하우징과 대응되는 형상의 베어링이 채택되므로, 베어링의 치수가 커진다. 그러므로, 모터의 수명이 연장된다.
또한, 베어링하우징의 내부에 압입된 베어링에 회전축을 조립하고, 베어링하우징을 하부케이스에 조립한 후, 상부케이스와 하부케이스를 결합하면, 케이스의 중심축과 회전축의 중심축이 정확하게 일치되므로, 기동전압이 낮아진다.
또한, 간편하게 케이스의 중심축과 회전축의 중심축을 일치시켜 조립할 수 있다.
또한, 마그네트와 코일의 두께가 두꺼워지므로 토크가 향상된다.
또한, 종래의 모터가 가지고 있는 정류자 및 브러쉬의 마모로 인한 수명단축, 브러쉬의 변형에 의한 문제점들이 해소된다.
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims (7)

  1. 상호 결합된 상부케이스와 하부케이스를 가지는 케이스;
    상면이 개방된 원통형으로 마련되어 하부측은 상기 하부케이스에 지지되고, 상부측은 상기 케이스의 내부 중앙부측에 위치된 베어링하우징;
    상기 베어링하우징의 내부에 제공된 베어링;
    하부측은 상기 베어링에 지지되고 상단부측은 상기 상부케이스의 외측으로 돌출된 회전축;
    상기 베어링하우징 상측 부위의 상기 회전축에 고정된 로터요크와 상기 로터요크의 저면에 접착된 마그네트를 가지는 회전자;
    상기 하부케이스의 저면에 설치된 회로기판과 상기 마그네트에 대응하도록 상기 회로기판에 접착되어 상호 접속된 한 쌍의 코일을 가지는 고정자; 및
    전류가 인가된 상기 코일과 상기 마그네트의 작용에 의하여 발생되는 전자기력에 의한 토크가 제로인 지점에 상기 회전자가 정지하는 것을 방지하기 위한 코깅토크(Cogging)발생수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링하우징의 상단부측 외주면에는 외측으로 연장된 연장부가 형성되고,
    상기 베어링은 상기 베어링하우징과 대응되는 형상으로 형성된 것을 특징으 로 하는 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링하우징의 상단부측 외주면에는 외측으로 연장된 연장부가 형성되고,
    상기 베어링은 상기 베어링하우징의 하부측과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 베어링하우징의 하부측에 압입된 제 1 베어링과 상기 베어링하우징의 상부측과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 베어링하우징의 상부측에 압입되며 상기 제 1 베어링과 소정 간격을 가지는 제 2 베어링을 가지는 것을 특징으로 하는 모터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링하우징의 하부측은 상기 하부케이스의 하측으로 돌출 형성된 지지관에 지지되어 설치된 것을 특징으로 하는 모터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코깅토크발생수단은 상기 회로기판과 상기 하부케이스 사이에 설치된 몸체와 상기 몸체의 외주면에서 돌출 형성되며 상기 전자기력에 의한 토크가 제로인 지점에 위치된 돌출편을 가지는 자성체의 플레이트인 것을 특징으로 하는 모터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코깅토크발생수단은 상기 코일의 내부에 설치된 철편인 것을 특징으로 하는 모터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부케이스는 자성체로 마련되고,
    상기 철편은 상기 하부케이스의 일부를 절개한 후, 벤딩 형성하며,
    상기 코일의 내부와 대응되는 상기 회로기판의 부위에는 상기 철편이 통과하는 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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