KR101199667B1 - 보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체 및 이를 이용한 보이스 코일 모터의 조립 방법 - Google Patents

보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체 및 이를 이용한 보이스 코일 모터의 조립 방법 Download PDF

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Abstract

렌즈가 장착되는 보빈 및 상기 보빈이 이동 가능하게 삽입되는 하우징을 탄성적으로 연결하여 상기 보빈을 탄성 지지하는 판 스프링; 상기 판 스프링의 외측에 연결되는 틀; 상기 판 스프링의 내측 및 상기 틀을 연결하는 지지부; 를 포함하는 보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체가 기재된다.

Description

보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체 및 이를 이용한 보이스 코일 모터의 조립 방법{FLAT SPRING OF VOICE COIL MOTOR AND ASSEMBLY METHOD OF VOICE COIL MOTOR USING THE SAME}
본 발명은 보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체 및 이를 이용한 보이스 코일 모터의 조립 방법에 관한 것으로서, 판 스프링, 틀 및 지지부를 포함하는 보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체 및 이를 이용한 보이스 코일 모터의 조립 방법에 대한 것이다.
일반적으로 휴대 전화기의 카메라나 디지털 카메라와 같은 소형 광학 기기에 사용되는 카메라 모듈에는 배율 조정이나 초점 조절을 위하여 액추에이터(Actuator)가 마련된다.
이러한 액추에이터는 크게 VCM(Voice Coil Motor) 방식, PZT(Piezo Actuators) 방식 및 회전 모터 방식으로 나눌 수 있다. 이 중 보이스 코일 모터는 스피커의 보이스 코일에 흐르는 음성 전류와 마그네트에서 발생하는 자기력 사이에 플레밍의 왼손 법칙에 의한 힘이 발생하여 스피커의 진동관이 앞뒤로 진동하는 것에 착안하여 개발된 모터로서, 체적이 작고, 전기소모량이 적으며, 작동변위가 정확하고, 가격이 저렴한 점 등의 장점을 가지고 있으므로, 카메라 모듈에서 렌즈의 이동과 같이 비교적 짧은 거리를 정밀하게 직선으로 이동시키는 액추에이터에 적합하다. 따라서, 보이스 코일 모터는 카메라의 자동초점조절장치 등에 사용된다.
이러한 보이스 코일 모터의 가동부는 코일과 보빈 등을 포함하고, 보이스 코일 모터의 고정부는 베이스, 하우징, 요크, 스페이서, 마그네트 등을 포함한다.
그리고 보이스 코일 모터는 작동속도나 복원속도를 가속시키기 위하여 가동부와 고정부 사이를 기구적으로 고정, 지지하는 판 스프링을 포함한다.
한편, 보이스 코일 모터를 조립하기 위해서 렌즈가 장착되는 보빈이 결합된 판 스프링 구조체를 프레스 다이에 올려놓은 후, 판 스프링의 외측에 연결된 틀을 벤딩-컷팅(Bending-Cutting)하는 방식으로 제거한다.
그러나, 상술한 보이스 코일 모터의 조립 방법은 보빈과 판 스프링 구조체의 체결 후 틀을 제거하는 벤딩-컷팅(Bending-Cutting) 공정을 진행하므로 판 스프링의 내측에 지지부를 추가할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 판 스프링 구조체는 판 스프링의 내측에 지지부를 마련할 수 없어 불안정하고, 그로 인하여 에칭 과정에서 판 스프링의 품질 및 공급 수율이 낮아지는 문제점이 있으며, 포장 및 운송 과정에서 불량이 야기될 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 판 스프링 구조체에서 판 스프링의 내측 및 틀을 연결하는 지지부를 마련함으로써 판 스프링의 변형을 방지하고 보이스 코일 모터의 생산성을 향상시키는 보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체 및 이를 이용한 보이스 코일 모터의 조립 방법을 제공하기 위한 것이다.
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.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체는, 렌즈가 장착되는 보빈 및 상기 보빈이 이동 가능하게 삽입되는 하우징을 탄성적으로 연결하여 상기 보빈을 탄성 지지하는 판 스프링; 상기 판 스프링의 외측에 연결되는 틀; 상기 판 스프링의 내측 및 상기 틀을 연결하는 지지부; 를 포함한다.
한편, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 판 스프링 구조체를 이용한 보이스 코일 모터의 조립 방법은, 렌즈가 장착되는 보빈 및 상기 보빈이 이동 가능하게 삽입되는 하우징을 탄성적으로 연결하여 상기 보빈을 탄성 지지하는 판 스프 링, 상기 판 스프링의 외측에 연결되는 틀, 상기 판 스프링의 내측 및 상기 틀에 연결되는 지지부를 포함하는 판 스프링 구조체를 얇은 박막으로부터 프레스 금형으로 분리하는 단계; 상기 판 스프링 구조체에서 상기 지지부를 제거하는 단계; 상기 보빈을 상기 판 스프링에 고정시키는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체 및 이를 이용한 보이스 코일 모터의 조립 방법에 따르면, 판 스프링 구조체에서 판 스프링의 내측 및 틀을 연결하는 지지부를 마련함으로써 판 스프링 구조체를 안정화시켜 변형을 방지하고 보이스 코일 모터의 생산성을 향상시킨다. 또한, 판 스프링 구조체의 품질과 공급 수율을 높이고 포장 및 운송 과정에서 야기되는 제품의 불량을 최소화한다.
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 일 실시예에 따른 보이스 코일 모터(10)의 분해 사시도이다. 이를 참조하면, 보빈(200), 베이스(400), 코일(420) 및 마그네트(430), 판 스프링(110), 하우징(300) 및 커버(440)를 포함하는 보이스 코일 모터(10)가 도시된다.
보빈(200)은 렌즈의 광축을 따라 이동이 가능하고, 외주면에는 코일(420)이 권선된다. 또한 보빈(200)은 렌즈를 고정할 수 있는 렌즈 고정부를 보빈(200)의 내경에 구비하고 있으므로 경통 형상으로 형성될 수 있으며, 이는 카메라 렌즈 홀더 또는 자기 헤드 등일 수 있다.
코일(420)은 보빈(200)의 외주면에 권선되며, 입력되는 전류의 크기 및 방향에 따라 자기장을 형성하고, 인접한 마그네트(430)와의 인력 및 척력에 의하여 보빈(200)을 렌즈의 광축을 따라 이동시킨다. 일반적으로 코일(420)은 원형 형태의 환선과 사각형 형태의 편각선 코일(420)로 나눌 수 있으며, 재질은 구리선이나 알루미늄선으로 사용되며 구리와 알루미늄이 합쳐진 복합선이 사용되기도 한다.
베이스(400)는 코일(420)이 권선된 보빈(200)을 지지하기 위한 것으로서 내부에 일정한 공간을 가지고 상하면이 개방되어 있다. 베이스(400)의 내부에는 코일(420)이 권선된 보빈(200), 판 스프링(110), 마그네트(430), 스페이서(410) 등이 수용되며, 베이스(400)의 일측은 판 스프링(110)의 일측과 접한다. 그리고 베이스(400)의 상부에는 커버(440)가 결합된다. 도시된 베이스(400)는 사각 기둥 형상이지만 원 기둥이나 다각형 기둥 등도 무방하며 그 형상에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
하우징(300)은 코일(420)이 권선된 보빈(200)의 외주면에 결합된다. 이는 코일(420)이 권선된 보빈(200)을 고정 지지하기 위한 것으로서, 내부에 일정한 공간을 갖고 상하면이 개방된 직육면체의 형상을 갖는다. 하우징(300)의 내부에는 마그네트(430)가 결합된다.
마그네트(430)는 코일(420)의 전류에 의하여 형성된 자기장과 상호 작용을 할 수 있는 자기장을 발생시켜 보빈(200)을 렌즈의 광축을 따라 이동시킨다. 즉 마그네트(430)와 코일(420)에서 생성된 각각의 자기장들이 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 상호 간에 작용하여 보빈(200)을 이동시킨다. 여기서 마그네트(430)의 종류는 페라이트(ferrite), 알리코(alnico), 희토류 자석 등으로 크게 나눌 수 있으며, 자기 회로의 형태에 의하여 내자형(P-type)과 외자형(F-type)으로 분류할 수 있다.
판 스프링(110)은 보빈(200)의 일측에 결합되어 보빈(200)을 탄성적으로 지지하며, 탄성력을 가진 금속 재질이면 어떠한 것도 무방하다. 한편, 판 스프링(110)은 그 두께가 두꺼워지면 보빈(200)의 구동에 많은 힘이 소요되므로 감도가 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서, 판 스프링(110)의 두께는 보빈(200)의 크기 및 성능에 따라 다양하게 변경할 수 있으며, 예를 들어 50μm의 두께를 갖도록 형성한다.
도 2는 본 발명의 판 스프링 구조체(100)를 도시한 평면도이다. 도 3은 본 발명의 지지부(120)가 제거된 판 스프링 구조체(100)를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 보빈(200)이 고정된 판 스프링 구조체(100)를 도시한 사시도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 보이스 코일 모터(10)의 판 스프링 구조체(100)는 판 스프링(110), 틀(130) 및 지지부(120)를 포함한다. 판 스프링(110), 틀(130) 및 지지부(120)는 일체로 성형되며, 동일한 평면에 위치한다.
판 스프링(110)은 렌즈가 장착되는 보빈(200) 및 보빈(200)이 이동 가능하게 삽입되는 하우징(300)을 탄성적으로 연결하여 상기 보빈(200)을 탄성 지지한다. 즉, 보빈(200)의 외주면에 권선된 코일(420)에 전류가 인가되면 인접한 마그네트(430)와의 인력 및 척력에 의하여 보빈(200)을 렌즈의 광축을 따라 이동시키는데, 판 스프링(110)의 일측은 코일(420)이 권선된 보빈(200)과 결합하여 보빈(200)의 이동을 탄성 지지하게 된다.
한편, 판 스프링(110)은 외부 프레임(112), 내부 프레임(114), 스프링(122) 암(116) 및 단자부(118)를 포함한다. 외부 프레임(112)은 베이스(400)와 결합되고 내부 프레임(114)은 보빈(200)과 결합된다. 따라서, 판 스프링(110)은 보빈(200)과 베이스(400) 사이를 기구적으로 고정, 지지하게 된다.
스프링(122) 암(116)은 외부 프레임(112)과 내부 프레임(114) 사이를 탄성적으로 연결하며, 보빈(200)의 이동에 따라 탄성 변형된다. 한편, 도시된 스프링(122) 암(116)은 규칙적인 파문의 개곡선(開曲線) 형상이지만, 그 형상에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
단자부(118)는 외부 프레임(112)에 마련되고, 외부 프레임(112)의 외측에 돌출된다. 그리고 보이스 코일 모터(10)의 조립 시 판 스프링(110)의 면에 대하여 수직으로 절곡됨으로써 베이스(400)에 형성된 홈에 삽입된다. 단자부(118)에 전류를 인가함으로써 보이스 코일 모터(10)가 구동된다.
틀(130)은 판 스프링(110)의 외측에 연결되어 판 스프링(110)의 구조체의 포장 또는 운송 시 판 스프링(110)을 외부의 충격이나 접촉으로부터 판 스프링(110)을 보호하여 준다. 틀(130)과 판 스프링(110)의 외부 프레임(112)이 연결되는 부분은 중심부로 갈수록 넓이가 얇아져 판 스프링(110)의 구조체에서 틀(130)이 용이하게 제거된다.
지지부(120)는 판 스프링(110)의 내측 및 틀(130)에 연결되며 링(122), 제1연결부(124) 및 제2연결부(126)를 포함한다. 즉, 지지부(120)는 판 스프링(110)의 내부 프레임(114)과 틀(130)에 연결되어 판 스프링(110)의 변형을 방지하여 그 형상을 유지시키며, 보이스 코일 모터(10)의 조립시 보빈(200)을 판 스프링(110)에 고정시키기 전에 지지부(120)는 판 스프링 구조체(100)로부터 제거된다. 링(122)은 내부 프레임(114)의 내측에 마련되고, 링(122)의 외측에 돌출된 제1연결부(124)가 내부 프레임(114)과 링(122)을 연결한다. 제2연결부(126)는 제1연결부(124)와 마찬가지로 링(122)의 외측에 돌출되고, 내부 프레임(114)의 개구된 부분을 통과하여 틀(130)과 링(122)을 연결한다. 도시된 링(122)은 원 형상이지만 사각 링이나 다각형 링 등도 무방하며 그 형상에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 보이스 코일 모터(10)는 렌즈가 장착되는 보빈(200), 보빈(200)이 이동 가능하게 삽입되는 하우징(300) 및 보빈(200) 및 하우징(300)을 탄성적으로 연결하여 보빈(200)을 탄성 지지하는 판 스프링(110)을 포함하며, 판 스 프링(110)은 판 스프링(110)에 틀(130) 및 지지부(120)가 추가 설치된 판 스프링 구조체로(100)부터 지지부(120)가 제거된 후 보빈(200)과 상호 결합되고, 틀(130)이 판 스프링 구조체(100)로부터 분리되어 조립된다.
본 발명의 보이스 코일 모터(10)의 조립 방법은, 렌즈가 장착되는 보빈(200) 및 보빈(200)이 이동 가능하게 삽입되는 하우징(300)을 탄성적으로 연결하여 보빈(200)을 탄성 지지하는 판 스프링(110), 판 스프링(110)의 외측에 연결되는 틀(130), 판 스프링(110)의 내측 및 틀(130)에 연결되는 지지부(120)를 포함하는 판 스프링 구조체(100)를 얇은 박막으로부터 프레스 금형으로 분리하는 단계, 판 스프링 구조체(100)에서 상기 지지부(120)를 제거하는 단계, 보빈(200)을 판 스프링(110)에 고정시키는 단계, 판 스프링 구조체(100)에서 틀(130)을 제거하는 단계를 포함한다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보이스 코일 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 판 스프링 구조체를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 지지부가 제거된 판 스프링 구조체를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 보빈이 고정된 판 스프링 구조체를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10...보이스 코일 모터 100...판 스프링 구조체
110...판 스프링 112...외부 프레임
114...내부 프레임 116...스프링 암
118...단자부 120...지지부
122...링 124...제1연결부
126...제2연결부 130...틀
200...보빈 300...하우징
400...베이스 410...스페이서
420...코일 430...마그네트
440...커버

Claims (5)

  1. 렌즈가 장착되며 베이스에 지지되는 보빈 및 상기 보빈이 이동 가능하게 삽입되는 하우징을 탄성적으로 연결하여 상기 보빈을 탄성 지지하는 판 스프링;
    상기 판 스프링의 외측에 연결되는 틀;
    상기 판 스프링의 내측 및 상기 틀을 연결하는 지지부; 를 포함하며,
    상기 판 스프링은 상기 베이스에 결합되는 외부 프레임과, 상기 보빈에 결합되는 내부 프레임과, 상기 외부 프레임과 상기 내부 프레임을 탄성적으로 연결하는 스프링 암과, 상기 외부 프레임의 외측에 돌출되는 단자부를 포함하며,
    상기 지지부는 상기 내부 프레임 및 상기 틀을 연결하는 보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 내부 프레임의 내측에 마련되는 링과, 상기 링의 외측에 돌출되어 상기 내부 프레임과 연결되는 제1연결부와, 상기 링의 외측에 돌출되고 상기 내부 프레임의 개구된 부분을 통과하여 상기 링의 외측 및 상기 틀을 연결하는 제2연결부를 포함하는 보이스 코일 모터의 판 스프링 구조체.
  4. 삭제
  5. 삭제
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