KR20030009138A - 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치, 그 브러시 장치의제조 방법 및 그 브러시 장치를 구비한 편평형 모터 - Google Patents

축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치, 그 브러시 장치의제조 방법 및 그 브러시 장치를 구비한 편평형 모터 Download PDF

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Abstract

심한 진동에 대하여 브러시의 댐핑 능력을 손상하지 않고 항상 브러시와 정류자간의 접촉을 안정시킨다.
브러시(5)는 브래킷(3)에 고정된 브러시 베이스(4)에 대하여 45° 이하의 앙각에서 자유단이 평판 정류자에 슬라이딩 접촉되도록, 브러시 베이스의 패턴(4a)의 노출부(4b)에 브러시의 기부의 평탄부(5a)가 납땜 고정되고, 최대로 브러시(5)의 기부(5c)로부터 브러시 암부(5b)의 측면 투영 길이(L)의 약 1/3L의 위치를 덮도록 자외선 경화형 아크릴계 수지(6)가 브러시 기부에 도포되어 있다.

Description

축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치, 그 브러시 장치의 제조 방법 및 그 브러시 장치를 구비한 편평형 모터{Axial direction sliding contact type brush device, method for manufacturing the same, and flat motor having the same}
본 발명은 이동체 통신 장치의 싸일런트 콜 수단 등에 이용되는 편평형 모터의 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치의 개량에 관한 것으로, 특히 편평형 진동 모터의 브러시의 댐핑 능력을 향상시키고, 정류자간의 접촉 안정화를 꾀한 것에 관한 것이다.
최근 이동체 통신 기술의 발전과 동시에 이동체 장치의 경박단소화에 박차가 가해지고 있다. 이에 대응하여 싸일런트 콜의 수단으로서의 진동 모터는, 소형의 편평형 진동 모터가 많이 채용되고 있다.
상기 소형의 편평형 진동 모터는, 일반적으로 소형이며 편평한 원통상 하우징 내에, 평판 정류자를 고정시킨 편평 로우터와, 편평 스테이터 마그넷, 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 및 평판 브러시 베이스를 샤프트를 중심으로 하여 적층한 구조인 것이다. 이와 같이 구성한 편평 모터에 진동을 발생시키기 위해서는, 편평평 로우터의 전기자 코일을 한　쪽으로　치우치게　배치하거나, 구성수를 줄이거나 하여 로우터 자체를 편심시켜 두고, 브러시로부터 정류자를 통하여 급전(給電)하여 회전하였을 때 상기 편평 로우터에 언밸런스한 원심력이 발생하고, 이 원심력이 샤프트로부터 하우징으로 전달된 것이 진동이 되는 것이다.
그러나, 상술한 바와 같이 구성된 편평형 진동 모터에 있어서, 로우터의 회전에 의해 발생한 진동이 동시에 브러시에 전달되고, 정류자와의 접촉 상태가 불안정하게 되어, 접점부에 스파크가 발생하고, 이에 수반되어 접촉부에 전기적 장애를 일으키는 유해 물질을 생성하거나, 또는 브러시의 스프링성 자체를 열화시키는 접촉압력을 저하시켜, 모터의 성능을 현저히 떨어뜨리거나, 최악의 경우 기동 불량을 일으키는 경우가 있다.
종래로부터, 이러한 브러시에 전달되는 진동의 흡수는, 브러시의 브러시 암부로 댐퍼 부재를 붙이는 방법이 사용되고 있는데, 상술한 바와 같이 구성된 소형의 편평형 진동 모터에 있어서는, 형상이 매우 작기 때문에 댐퍼 부재를 붙일 적당한　스페이스가 없기　때문에, 댐퍼부재를　부착시키기　위해서는　매우　복잡한　작업이 요구된다. 특히 진동 모터와 같은 심한 진동에 대응하는 브러시의 댐퍼 부재의 사이즈는 크고, 고정밀도로 잘 만들 필요가 있으며, 간단히 브러시에 댐퍼 부재를 장착할 수 없는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은, 상술한 결점을 해결하고, 심한 진동에 대해서도 브러시의 댐핑 능력을 손상하지 않고 항상 브러시와 정류자간의 접촉 안정화를 꾀하는 브러시 장치를 제공하는데　기술적　과제가　있다
도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 브러시 장치의 요부평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하는 브러시 장치의 요부단면의 측면도이다.
도 3ａ　및　도　３ｂ는 본 발명에 따른 브러시 장치를 구비한 모터의 전류 파형을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 변형예의 브러시 장치의 요부 단면의 측면도이다.
도 5ａ　및　도　５ｂ는 본 발명의 실시예의 브러시 장치의 제조 방법의 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 브러시 장치를 구비한 편평형 진동 모터를 설명하기 위해 일부를 절단한 측면도이다.
<도면의　주요부분에　대한　부호의 설명>
1 모터 샤프트2 마그넷
3 브래킷4 브러시 베이스
5, 7 브러시6 자외선 경화형 아크릴계 수지
8 평판 정류자
상술한 과제를 해결하기 위해서는, 청구항 1에 기재된 발명과 같이, 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시의 자유단을 평판 정류자에 슬라이딩 접촉함과 동시에 동 브러시의 기부를 평판형 브러시 베이스를 통하여 브래킷에 배치되어 이루어진 축방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치에 있어서, 상기 브러시의 기부에 유연성 수지로 이루어지는 댐핑 부재를 배치함으로써 달성할 수 있다.
상기 유연성 수지로 이루어지는 댐핑 부재는, 청구항 2에 기재된 발명과 같이, 초기 점도가 3000∼20000mPa·S로　되도록　조정한 자외선 경화형 수지로　이루어지며, 자외선을 소정량 조사하여 연질상태로 함으로써 달성할 수 있다.
구체적으로는 청구항 3에 기재된 발명과 같이, 상기 자외선 경화형 수지는, 아크릴계 또는 실리콘계인 것이 바람직하며, 청구항 4에 기재된 발명과 같이, 상기 자외선 경화형 수지의 도포량은, 최대 상기 브러시의 기부에서 선단까지의 측면 투영 길이의 약 3분의 1의 위치를 둘러싸도록 되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 청구항 5에 기재된 발명과 같이, 상기 평판형 브러시 베이스에 대하여 상기 브러시는 기부로부터 자유단까지의 각도(앙각)가 측방에서 보아 45° 이하로 되어 있는 것이나, 청구항 6에 기재된 발명과 같이, 상기 브러시는 기부 근방에 만곡부를 가지며, 상기 자외선 경화형 수지는 이 만곡부를 포함하고 있는 것이 바람직하다.
이 평판형 진동 모터의 브러시 장치의 제조 방법은, 청구항 7에 기재된 발명과 같이, 상기 평판형 브러시 베이스에 브러시의 기부를 설치하고, 이 평판형 브러시 베이스를 상기 브래킷에 설치한 후, 상기 브러시의 기부 근방에 유연성 수지 도포용 디스펜서의 노즐을 배치하고, 소정의 유연성 수지를 도포함으로써 달성할 수 있다.
또한, 구체적으로는 청구항 8에 기재된 발명과 같이, 상기 유연성 수지는,초기 점도를 3000∼20000mPa·S로 조정한 자외선 경화형 수지를 도포하여 이루어진 것으로, 자외선을 소정량 조사하여 연질상태로 함이 바람직하다.
이러한 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치를 구비하여 편평형 모터로 하기 위해서는, 청구항 9에 기재된 발명과 같이, 상기 평판 정류자를 설치한 편평 로우터와, 이 편평 로우터를 축 방향 공극을 통하여 대향되도록 상기 브래킷에 배치된 마그넷과, 이들에 격납된 케이스를 구비하는 것이 바람직하고, 이와　같은　모터로서는　청구항 10에 기재된 발명과 같이, 상기 편평 로우터는 편심되어 있고, 회전시에 진동시키도록 한 것이 바람직하다.
이어서 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은, 본 발명에 따른 실시예를 나타내는 브러시 장치를 설명하는 요부평면도이다. 도 1에 있어서, 모터의 샤프트(1)와 동축으로 고정된 링형 스테이터 마그넷(2)의 중앙의 구멍(2a) 내에, 이 샤프트(1)를 삽입 통과시켜, 스테이터 마그넷(2)과 이 스테이터 마그넷(2)을 지지하는 브래킷(3)의 사이의 간극에, 브래킷(3) 측에 고정된 브러시 베이스(4)가 삽입되어　결합된다. 또한, 브러시 베이스(4)의 패턴부(4a)의 노출부(4b)에 브러시(5)의 고정부(5a)가 도통을 저해하지 않는 방법(납땜, 용접 등)으로 고정되어 있다.
한편, 좁은 공간에서의 스프링의 유효 길이를 보다 증대하도록 평면적으로 절곡된 형상을 갖는 브러시 암(5b)이, 샤프트(1)의 센터에 대하여 대칭적으로 1쌍 설치되어 있다. 또한, 브러시 베이스(4)의 브러시(5)의 기부(5c)의 근방에, 브러시(5)의 브러시 암(5b)의 기부(5c)측을 덮도록 자외선 경화형 아크릴계수지(6)가 도포되어 있다.
도 2는, 요부를 절단하여 측면에서 발명의 형태를 설명하는 요부단면도이다.도 2에 있어서, 브러시 암부(5b)는 브래킷(3)에 고정된 브러시 베이스(4)에 대하여 앙각(α)이고, 브러시 베이스(4)의 패턴(4a)의 노출부(4b)에 브러시(5)의 고정부(5a)가 고정되어 있다. 또한, 최대로 브러시(5)의 기부(5c)로부터 브러시 암부(5b)의 측면 투영 길이(L)의 약 1/3L의 위치(5d)를 덮도록 자외선 경화형 아크릴계 수지(6)가 브러시 베이스(4)에 도포되어 있다.
도 3ａ　및　도 3ｂ는, 본 발명에 따른 편평형 진동 모터의 전류 파형을 설명하는 도면으로, 도 3ａ는 종래 구조의 브러시 장치를 구비하지 않는 편평형 진동 모터의 전류 파형이고, 도 3ｂ는 본 발명의 실시예의 브러시 장치를 구비한 편평형 진동 모터의 전류 파형을 나타내는 도면이다. 여기서 도 3ａ 및 도 3ｂ의 설명에 있어서, 로우터의 전기자가 2코일 Y결선 타입의 편평형 진동 모터의 전류 파형을 설명하는 것이다.
I는 전류축, t는 시간축을 나타내고 있고, a는 하나의 코일에만 통전되었을 때 t0∼t1, t2∼t3, t4∼t5의 전류 파형, b는 2개의 코일에 통전되었을 때 t1∼t2, t3∼t4의 전류 파형을 나타내고, c는 브러시와 정류자의 접촉 불안정에 따른 부도통상태를 나타내는 것이고, 여기서 전류　IH는 전기자 코일 하나의 통전시의 전류값, IL은 전기자 코일 2개 통전시의 전류값이라 하면, 본 실시예에서는 다음과 같은 관계를 가지고 있다.
IH= 5OmA:t2∼t3=7.5mS
IL=25mA:t1∼t2=3mS
도 3ａ 및 도 3ｂ로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 3ａ의 종래 구조의 브러시 장치를 구비하지 않는 편평형 진동 모터의 전류 파형에 있어서, 부도통 상태（c）가 현저하게 발생하고 있는데, 도 3ｂ의 본 발명에 따른 브러시 장치를 구비한 편평형진동 모터의 전류 파형은, 부도통상태（c）인　부분들을 완전히 제거하여 안정된 접촉을 유지하고 있음을 알 수 있다. 이는, 브러시 기부로부터 브러시 암의 측면 투영 길이의 약 3분의 1의 위치를 덮도록 브러시 베이스에 도포한 자외선 경화형 아크릴계 수지가 진동에 대하여 댐퍼 효과를 발휘하게 하는 것이다.
즉, 상기한 바와 같이 도포된 자외선 경화형 아크릴계 수지의 전단(剪斷) 변형 및 수축 변형에 의해, 로우터 또는 하우징으로부터 브러시 암에 전해지는 진동은 감쇠되고, 브러시와 정류자의 접촉 안정화를 꾀할 수 있는 것이다.
자외선 경화형 아크릴계 수지를 도포하는 분량은, 실험적으로 얻어진 것으로는, 브러시 암의 투영 길이의 3분의 1의 위치를 덮도록 하여 일부가 브러시 베이스에 닿도록 도포하는 것이 효과적이다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 변형예를 설명하는 요부단면도이다.
브러시 암(7b)은 브래킷(3)에 고정된 브러시 베이스(4)에 대하여 앙각(α)이고, 브러시 베이스(4)의 패턴(4a)의 노출부(4b)에 브러시(7)의 고정부(7a)가 고정되어 있다. 이 브러시 암(7b)의 기부(7c)의 앙각(α)의 외방에 만곡부(7e)가 설치되어 있다. 또한, 브러시(7)의 기부(7c)로부터 브러시 암(7b)의 투영 길이(L)의 1/3L의 위치(7d)를 덮도록 자외선 경화형 아크릴계 수지(6)가 브러시 베이스(4)에 도포되어 있다. 이러한 구성에 있어서는, 브러시(7)의 만곡부(7e)가 있음으로써 앙각(α) 내의 자외선 경화형 아크릴계 수지(6)의 도포량을 증가시킴과 동시에 브러시 암(7d)과의 접촉 면적을 크게 할 수 있으므로, 자외선 경화형 아크릴계 수지(6)의 댐퍼 효과에 의한 진동 감쇠 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 5ａ　및　도 ５ｂ는, 본 발명의 실시예에 따른 브러시 장치의 제조 방법을 설명한 것으로서， 도 5ａ는 조립한 브러시 장치부에 도포할 UV 경화성 아크릴계 수지의 도포용 디스펜서의 노즐 위치를 평면적으로 설명하는 도면이고, 도 5ｂ는 이를 측면에서 설명하는 도면이다. 우선, 도 5ａ 및 도　５ｂ에 있어서, 브러시(7)를 브러시 베이스(4)에 납땜 또는 스폿 용착 등으로 고정시키고, 이를 모터 샤프트(1)을 고정한 브래킷(3)의 샤프트(1)의 고정부에 끼워 브래킷(3)에 접착제로 고정시키고, 또한 이 브래킷(3)의 브러시 베이스(4)의 고정면측으로 스테이터 마그넷(2)을 모터 샤프트(1)과 동축에 접착제 등으로 고정하고 있다.
이와 같이 조립된 브러시 장치부의 브러시(7)의 브러시 암(7b)의 기부(7c)의 근방(20)에 스테이터 마그넷(2)의 수직 방향으로부터 UV 경화성 아크릴계 수지의 도포용 디스펜서의 노즐(21)을 접근시키고, 초기 점도를 3000∼2000OmPa·S로 조정한 자외선 경화형 아크릴계 수지를 도포한다. 자외선으로 경화되기　전의 자외선 경화형 아크릴계 수지는 낮은 점도를 유지하고 있으므로, 모세관 현상으로 브러시 베이스(4)와 브러시(7)가 이루는 앙각의 모서리 안까지 확실하게 수지를 용이하게도포할 수 있다. 그 후, 상기한 바와 같이 자외선 경화형 아크릴계 수지를 도포한 부분에, 자외선 조사 장치에 의해 소정량의 자외선을 조사하여 연질상태로 경화시킨다. 또한, 편평형 진동 모터의 하우징 내는, 외부광을 모두 차단하는 구조로 이루어져 있고, 상기한 바와 같이 도포되어, 연질상태로 경화된 자외선 경화형 아크릴계 수지는 더 경화되지는 않는다.
도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 브러시 장치를 구비한 편평형 진동 모터의 단면도이다. 도 6에 있어서, 모터 샤프트(1)와 스테이터 마그넷(2)을 고정 설치하고, 거의 그 중앙에 모터 전원 단자(4c)를 겸비한 브러시 베이스(4)를 고정시킨 브래킷(3)이 케이스(9)에 결합되어 있다. 또한, 브러시(7)는 브러시 베이스(4)에 고정되고 그 슬라이딩 접촉부(7f)는 정류자(8)에 접해 있다. 이 정류자(8)는 언밸런스하게 배치된 전기자 코일(11)을 장착한 로우터 베이스에 고정되어 전기적으로 전기자 코일(11)과 접속되어 있다. 또한, 브러시(7)의 브러시 암(7b)의 기부(7c)로부터 브러시 암(7b)의 투영 길이의 3분의 1의 위치(7d)를 덮도록 자외선 경화형 아크릴계 수지(6)가 브러시 베이스(4)에 도포 되어 있다.
이와 같이 구성된 모터에 있어서, 모터 전원 단자(4c)에 직류 전원이 인가되면, 상기 편심된 로우터가 회전하고, 이 편심 회전에 의해 진동이 외부로 전달되는데, 이 때 동시에 브러시에 전해지는 진동은 상기한 바와 같이 도포된 자외선 경화형 아크릴계 수지에 의해 모두 감쇠되기 때문에, 브러시(7)와 정류자(8)는, 항상 안정된 신뢰성이 있는 접촉을 유지시킬 수 있다. 또한, 이 자외선 경화형 아크릴계 접착제 대신에 자외선 경화형 실리콘계 댐퍼재를 사용해도 댐퍼 효과는 인정된다.
또한, 상술한 설명에서는, 편평형 모터를 특히 효과적인 진동 모터에 채용한 것으로 설명하였지만, 동일한 브러시 장치는 통상 회전형 모터에도 채용할 수 있음은 물론이다.
본 발명은, 그 기술적 사상, 특징으로부터 벗어나지 않고, 다른 다양한 실시예를 취할 수 있다. 따라서, 상술한 실시예는 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술적 범위는 특허 청구의 범위에 따라 나타내는 것으로서, 명세서 본문에는 구속되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 상기 브러시에 댐핑 부재를 배치함으로써 댐핑 기능이 뛰어난 브러시 장치를 제공할 수 있다.
브러시에 배치된 댐핑 부재는, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 자외선 경화형 수지이기 때문에, 자외선을 소정량 조사하여 연질상태로　할 수 있으므로, 용이하게 유연성 및 댐핑 효과를 얻을 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 상기 평판 브러시 베이스에 설치된 브러시의 브러시 암의 기부에, 초기 점도를 3000∼20000mPa·S로 조정한 자외선 경화형 아크릴계 수지 또는 실리콘계 수지를 도포하였기 때문에 자외선을 소정량 조사하여 연질상태로 경화시키면 더욱 댐핑 효과를 얻을 수 있다.
청구항 4에 기재된 발명과 같이, 상기 브러시 암의 기부에 도포되는 자외선 경화형 아크릴계 수지의 도포량은, 최대 상기 평판 브러시 베이스에 고정된 상기 브러시 암의 기부에서 상기 브러시 암의 측면 투영 길이의 약 3분의 1의 위치를 둘러싸도록 상기 브러시 암의 기부에 도포하고, 일부가 상기 평판 브러시 베이스에 부착되도록 함으로써, 정류자와 접촉할 염려가 없고, 또한 양호한 댐핑 효과르 얻을 수 있다.
청구항 5에 기재된 발명과 같이, 상기 브러시 암의 기부와 상기 평판 브러시베이스가 이루는 각도(앙각)를 45° 이하에서 고정한 것으로는, 평판 정류자에 대하여 브러시의 휨량과 슬라이딩 접촉 위치상 바람직하다.
청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 상기 브러시 암의 기부에, 이 브러시 암의 기부와 상기 평판 브러시 베이스가 이루는 앙각의 외측으로 구부러진 만곡부를 가짐으로써 브러시와의 접촉 면적이 많아져 댐핑 효과가 더욱 커진다.
이 편평형 진동 모터의 브러시 장치의 제조 방법은, 청구항7, 8에 기재된 발명에 의하면, 자동생산이 가능해진다.
그리고, 청구항 9, 10에 기재된 발명에 의하면, 상기 브러시 장치를 편평형 진동 모터로 구비함으로써, 심한 진동에 대해서도 브러시의 댐핑 능력을 손상하지 않고 항상 브러시와 정류자간의 접촉 안정성이 뛰어난 편평 모터를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시의 자유단을 평판 정류자에 슬라이딩 접촉함과 동시에 상기 브러시의 기부를 평판형 브러시 베이스를 통하여 브래킷에 배치하여 이루어진 축방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치에 있어서, 상기 브러시의 기부에 유연성 수지로 이루어지는 댐핑 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유연성 수지로 이루어지는 댐핑 부재는, 초기 점도를 3000∼20000mPa·S에 조정한 자외선 경화형 수지를 도포한 것으로, 자외선을 소정량 조사하여 연질상태로 한 것을 특징으로 하는　축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 경화형 수지는, 아크릴계 또는 실리콘계인 것을 특징으로 하는 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 경화형 수지의 도포량은, 최대 상기 브러시의 기부에서 선단까지의 측면 투영 길이의 약 3분의 1의 위치를 둘러싸도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 평판형 브러시 베이스에 대하여 상기 브러시는 기부로부터 자유단까지의 각도(앙각)가 측방에서 보아 45° 이하가 되어 있는 것을 특징으로 하는 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 브러시는 기부 근방에 만곡부를 가지며, 상기 자외선 경화형 수지는 이 만곡부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치.
  7. 상기 평판형 브러시 베이스에 브러시의 기부를 설치하고, 이 평판형 브러시 베이스를 상기 브래킷에 설치한 후, 상기 브러시의 기부 근방에 유연성 수지 도포용 디스펜서의 노즐을 배치하고, 소정의 유연성 수지를 도포한 것을 특징으로 하는 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 유연성 수지는, 초기 점도를 3000∼20000mPa·S로 조정한 자외선 경화형 수지를 도포하여 이루어진 것으로, 자외선을 소정량 조사하여 연질상태로 한 것을 특징으로 하는 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한항에 기재된 축 방향 슬라이딩 접촉형 브러시 장치를 구비하고, 상기 평판 정류자를 설치한 편평 로우터와, 이 편평 로우터를축 방향 공극을 통하여 대향되도록 상기 브래킷에 배치된 마그넷과, 이들에 격납된 케이스를 구비한 것을 특징으로 하는 편평형 모터.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 편평 로우터는 편심되어, 회전시에 진동시키도록 한 것을 특징으로 하는 편평형 모터.
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