KR20020027713A - 휴대용 통신기기의 진동모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 통신기기의 진동모터에 관한 것이다. 본 발명에 의한 진동모터는, 상부케이싱과 하부케이싱으로 구성되고, 중심의 회전축을 구비하는 케이싱; 상기 케이싱체의 내부의 하측에 고정되는 영구자석; 상기 영구자석의 상부에 설치되어, 전류의 인가에 의하여 회전하면서 진동을 발생하는 편심 회전자를 포함하고; 상기 영구자석은, 각각 한쌍의 N극 및 S극이 배열되어 원형을 형성하되, 각각의 N극 및 S극은 중심부분에 대하여 일측은 원주방향의 외측에서 원주상으로 연장되고, 타측은 원주방향의 내측에서 원주상으로 연장되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 진동모터에서 데드포인트가 발생하는 것을 방지할 수 있게 되어, 동작의 신뢰성이 향상될 수 있을 것이다.

Description

휴대용 통신기기의 진동모터{Vibration moter for cellular phone}

본 발명은 휴대용 통신기기의 진동모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대용 통신기기(cellular phone) 또는 무선호출수신기(radio pager) 내부에 장착되어 진동을 발생시킴으로서 착신 상태를 전달하는 진동모터에 관한 것이다.

일반적으로 전기 모터는 입력되는 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 기능을 하는 것이다. 그리고 전기에너지에서 기계에너지로의 에너지 변환에 대한 물리적 원리는, 전기가 공급되고 있는 자기장 내의 도체가 힘을 받게 되는 플레밍의 왼손법칙에 기초하고 있으며, 고정자와 회전자 사이에 존재하는 공극에서의 전자계 중개에 의하여 전기 에너지가 토크로 변환된다. 그리고 진동모터는 회전자의 회전시, 회전자와 같이 회전하는 편심질량에 의하여 진동이 발생하도록 구성되고 있다.

이와 같은 진동모터는 코인형과 실린더형으로 대별된다. 실린더형 진동모터는, 전류의 인가에 의하여 회전력을 발생시키기 위한 고정자 및 회전자, 그리고 회전자에 연결되는 편심질량이, 모터의 외측에 설치되어 있다. 그리고 고정자로서의 영구자석은, 반경방향으로 자화된 2극의 희토류계 영구자석을 사용하고, 절환은 기계적인 브러쉬와 정류자에 의하여 이루어지며, 3상 전류의 입력에 의하여 구동되며 60도 각도로 절환되는 형태를 취하고 있다.

그리고 내부의 코일은 롬빅 와인딩(Rhombic winding) 권선방식을 사용하고 있기 때문에 제조공정이 매우 복잡하고 자동화에 용이하지 않은 단점이 있다.

그리고 코인형 진동모터는, 회전자가 편심질량의 역할을 겸하고 있으며, 축방향으로 자화된 4극의 희토류계 영구자석을 사용하고 있다. 그리고 3상 전류의 입력으로 구동되며 30도로 절환되는 형태를 가지고 있다. 그러나 이와 같은 코인형 진동모터에 있어서는, 3상의 권선을 결선하기 위하여 6번의 납땜이 필요하게 되어, 결선공정이 복잡하기 때문에 제조공정상의 한계도 지적되고, 소형화에 용이하지 못한 단점도 있다.

본 발명의 목적은, 소형화가 용이하고 제조공정의 단순화를 통하여 제조원가를 절감할 수 있는 진동모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 누설자속의 감소와 절환구간의 최대화를 용이하게 할 수 있어서 모터의 토크와 속도를 증가시킬 수 있는 진동모터를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 진동모터의 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 영구자석의 평면도.

도 3a는 본 발명의 세그먼트PCB의 평면도.

도 3b는 본 발명의 코일이 장착된 상태의 세그먼트PCB의 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ..... PCB안착부2 ..... 하부케이싱

3 ..... 플렉시블PCB4 ..... 브러쉬

5 ..... 영구자석6 ..... 세그먼트

7 ..... 세그먼트PCB8a, 8b ..... 코일

9 ..... 상부케이싱

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 진동모터는, 상부케이싱과 하부케이싱으로 구성되고, 중심의 회전축을 구비하는 케이싱; 상기 케이싱체의 내부의 하측에 고정되는 영구자석; 상기 영구자석의 상부에 설치되어, 전류의 인가에 의하여 회전하면서 진동을 발생하는 편심 회전자를 포함하고; 상기 영구자석은, 각각 한쌍의 N극 및 S극이 배열되어 원형을 형성하되, 각각의 N극 및 S극은 중심부분에 대하여 일측은 원주방향의 외측에서 원주상으로 연장되고, 타측은 원주방향의 내측에서 원주상으로 연장되는 것을 특징으로 하고 있다.

그리고 상기 편심 회전자는, 반원형의 세그먼트PCB와; 상기 세그먼트PCB 상에 설치되는 코일로 구성된다.

그리고 상기 코일은 회전 중심에 대하여 45도의 각을 가지고 배치되고, 형상 및 원주상의 위치가 비대칭이 되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

다음에는 도면에 도시한 본 발명의 실시예에 기초하면서, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1에는 본 발명에 의한 진동모터의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 진동모터는 상부케이싱(9)과 하부케이싱(2)으로 구성되는 원통형의 케이싱 내부에서 구현되고 있다.

그리고 상기 하부케이싱(2)의 상면에는 PCB안착부(1)가 성형되어 있고, 상기 PCB안착부(1)에는 플렉시블PCB(3)가 설치될 것이다. 그리고 상기 플렉시블PCB(3)를 통하여 공급되는 전류를, 후술하는 8개의 세그먼트(6)에 전달하기 위한 브러쉬(4)가 플렉시블PCB(3)의 일측상면에 형성되어 있다.

상기 플렉시블PCB(3)의 상부에는, 영구자석(5)이 하부케이싱(2) 상에 고정된다. 본 발명에 의한 영구자석(5)은, 축방향으로 착자된 4극의 이중극호를 가지는 부메랑 형태로 구성되고 있다. 본 발명의 영구자석(5)의 평면도를 도시한 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 영구자석(5)은 각각 한쌍의 N극 및 S극으로 구성되고, 그 각각은 중심부분에 대하여 내측 및 외측이 비대칭으로 연장된 형태를 가지고 있다.

하나의 N극을 예로 설명하면 중심부분(C)에서 원주상의 내외측은 동일한 방사상의 폭을 가지고 있으나, 일측부분(Ca)(도면상에서 반시계방향측)은 외측에서 원주방향으로 연장되어 있으며, 타측부분(Cb)(도면상에서 시계방향측)은 내측에서 원주방향으로 연장되어 있다.

따라서 각각의 영구자석의 양측 부분(Ca,Cb)에서는, 인접하는 다른 극성부분과 서로 중첩되는 결과로 된다. 그리고 상술한 바와 같이 극성이 중첩되는 부분은 각각의 극성에 대하여 좌우 양측에서 45도가 되도록 구성되고 있다.

이와 같은 영구자석의 구성에 의하면, 4개의 영구자석으로 8극의 효과를 얻을 수 있는데, 이러한 극수의 증가는 누설자속의 감소와 절환구간의 최대화를 용이하게 할 수 있게 되어, 궁극적으로 모터의 토크와 속도를 증가시킬 수 있게 될 것이다.

다음에는 본 발명에 의한 진동모터의 회전자의 구성에 대하여 살펴보기로 한다. 본 실시예에서 사용하는 회전자는, 회전을 수행함과 동시에, 회전시 진동을 발생시키는 기능을 겸하고 있어서, 실질적으로 편심된 질량체로서 동작하게 되는 편심 회전자이다.

본 발명에 의한 진동모터의 회전자는, 8개의 세그먼트(6)를 구비하고 있는 세그먼트PCB(7)와, 상기 세그먼트PCB(7)의 상부에 형성되는 코일(8a,8b)을 포함하여 구성되고 있다. 여기서 도 3a는 코일(8a,8b)이 장착된 상태의 세그먼트PCB(7)의 평면도이고, 도 3b는 코일이 장착되기 전의 세그먼트PCB(7)의 평면도이다. 상기 세그먼트PCB(7)에는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 각각의 세그먼트(6)와 전기적으로 연결되는 도전성 패턴을 구비하고 있으며, 이러한 패턴은 코일(8a,8b)과 전기적으로 연결된다.

그리고 상기 세그먼트PCB(7)는, 편심질량체의 기능을 수행할 수 있도록 편심된 형상, 즉 반원형으로 성형되어 있다. 이러한 세그먼트PCB(7)는, 후술하는 코일(8a,8b)과 같이 실질적으로 진동모터에서, 회전에 의하여 진동을 발생시키는 편심질량체로서의 기능을 수행하게 될 것이다. 그리고 플렉시블PCB(3) 상에 설치되어 있는 브러쉬(4)는, 상기 세그먼트(6)와 전기적으로 접촉(접촉각 90도)하게 되어, 진동모터의 구동을 위한 전류를 공급하게 된다.

도 1에서 도면부호 12도 도시한 것은 회전지지부이다. 상기 회전지지부(12)는, 세그먼트PCB(7)의 두께가 너무 얇기 때문에 회전에 대하여 충분하게 지지되지 못하는 점을 고려하여, 상기 세그먼트PCB(7)와 일체화 될 수 있도록 구성되는 것이다. 그리고 그 중심부분에는 회전지지공(12a)이 성형되어 있다. 상기 회전지지부(12)는, 별도의 부재로 성형된 다음, 상기 세그먼트PCB(7)와 일체화되는 것도 가능하고, 경우에 따라서는 상기 세그먼트PCB(7)와 일체로 성형하는 것도 가능하다.

다음에는 본 발명의 코일(8a,8b)에 대하여 살펴보기로 한다. 본 발명의 진동모터의 정류는 2상의 전류 입력으로 구동되며, 45도의 각도로 정류되는 형태를 취하고 있다. 본 발명에 의하여 설치되는 한쌍의 코일(8a,8b)은, 도 3b에 도시한 바와 같이, 비대칭으로 설치되고 있다. 즉, 코일(8a)과 코일(8b)은, 그 사이의 각이 90도의 간격을 가지도록 설치되는 것과 동시에, 반경방향으로도 다른 위치에 설치되어 있다. 이와 같이 비대칭으로 코일(8a,8b)을 배치하는 것은, 영구자석(5)과의 관계에 있어서 데드포인트를 없애기 위한 것이다.

즉 상기와 같이 진동모터에서 두개의 코일(8a,8b) 사이의 각도는, 90도의 견격으로 구성되어 있고, 영구자석의 중앙부분을 중심으로 좌우측 부분에서는 45도의 간격으로, 인접하는 극성이 겹치도록 구성되어 있다. 따라서 실제로 두 코일(8a,8b) 사이의 전기적인 코일각은 135도가 된다. 이와 같은 구성에 의하여, 회전자의 특정위치에서 토오크가 발생하지 않는 구간인 데드포인트가 발생하지 않게 되는 특징을 가질 수 있게 된다.

그리고 상기와 같이 비대칭으로 구성되는 코일은, 본 발명이 2상의 전류입력에 의하여 구동되는 것이기 때문에, 실제로 4개의 접점만이 필요하게 된다. 따라서 코일(8a,8b)에서 나오는 4가닥이 세그먼트PCB(7)와 접선방향으로 일렬로 정리될 수 있기 때문에(도 3a 참조), 접점의 솔더링 작업시 종래의 것에 비하여 보다 간편하게 진행할 수 있게 된다. 그리고 도 3a를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 예를 들면 접점의 위치가 접선방향으로 일정한 각도로 위치하기 때문에, 한번의 납땜후 세그먼트PCB(7)를 일정한 각도로 회전시키면서 납땜을 수행할 수 있게 되어, 종래와 같이 불규칙한 접점의 배열에 비하여 솔더링공정이 매우 유리하게 된다. 따라서 종래의 것에 비하여, 필요한 접점의 수가 감소하고, 접점도 세그먼트PCB(7) 측으로 집중되어 있기 때문에, 자동화공정이 더욱 유리해지는 효과를 기대할 수 있게 된다.

본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같은 영구자석의 형상의 조합과, 비대칭 코일의 구성에 의하여, 실질적으로 토오크의 발생이 없는 구간인 데드포인트를 없앨 수 있도록 진동모터를 구성하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 범주 내에서, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이고, 본 발명은 이러한 것에 의하여 제한될 수 없는 것은 자명하다. 예를 들어, 상기 실시예에 있어서는, 4개의 영구자석과 2개의 코일을 통하여 본 발명을 설명하고 있으나, 이러한 갯수에 의하여 본 발명이 제한될 수는 없을 것이다. 예를 들면 상기와 동일한 형상 및 구조를 가지는 영구자석을 8개 사용하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 상기 코일을 비대칭으로 4개로 구성하는 것도 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의한 진동모터는, 이동통신 단말기 내에 장착되어 진동을 발생시키는 진동모터를 단산 센서리스 구동이 가능한 형태로 구현되고 있음을 알 수 있다. 그리고 종래의 기계적 절환방식에 의존하던 기존의 진동모터의 마찰에 의한 여러가지 문제점을 해결함과 동시에, 단순한 구조 및 소형화가 가능하여 생산성의 향상과 제조단가 저감으로 인한 다양한 효과를 기대할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 상부케이싱과 하부케이싱으로 구성되고, 중심의 회전축을 구비하는 케이싱;

   상기 케이싱체의 내부의 하측에 고정되는 영구자석;

   상기 영구자석의 상부에 설치되어, 전류의 인가에 의하여 회전하면서 진동을 발생하는 편심 회전자를 포함하고;

   상기 영구자석은, 각각 한쌍의 N극 및 S극이 배열되어 원형을 형성하되, 각각의 N극 및 S극은 중심부분에 대하여 일측은 원주방향의 외측에서 원주상으로 연장되고, 타측은 원주방향의 내측에서 원주상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 진동모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 편심 회전자는,

   반원형의 세그먼트PCB와;

   상기 세그먼트PCB 상에 설치되는 코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 진동모터.
3. 제2항에 있어서, 상기 코일은 회전 중심에 대하여 45도의 각을 가지고 배치되고, 형상 및 원주상의 위치가 비대칭이 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 진동모터.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 세그먼트PCB에는 상대적으로 두꺼운 두께를 가지고, 세그먼트PCB의 회전축에 대한 지지를 보강하는 회전지지부가 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 진동모터.
5. 상부케이싱과 하부케이싱으로 구성되고, 중심의 회전축을 구비하는 케이싱;

   상기 케이싱체의 내부의 하측에 고정되는 영구자석;

   상기 영구자석의 상부에 설치되어, 전류의 인가에 의하여 회전하면서 진동을 발생하는 편심 회전자를 포함하고;

   상기 영구자석은, 2의 배수개로 구성되는 N극 및 S극이 배열되어 원형을 형성하되, 각각의 N극 및 S극은 중심부분에 대하여 일측은 원주방향의 외측에서 원주상으로 연장되고, 타측은 원주방향의 내측에서 원주상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 진동모터.