JP2018139490A - ボイスコイルモーター - Google Patents

Abstract

【課題】部品数の減少、永久磁石及びコイルのサイズ増加、及び外部衝撃による部品破損の防止を図ることができるボイスコイルモーターを提供する。【解決手段】本発明によるボイスコイルモーターは、外面にコイルが装着されるボビン、ボビンに装着されたコイルと向かい合う少なくとも一つの永久磁石、ボビン及び永久磁石を覆いながら、ボビン及びコイルから発生する磁場を遮蔽する金属を含む筒形状のヨーク、及びヨークと直接結合されるベース、ボビンを弾性的に支持し、ヨークと前久磁石との間に介在される第１弾性部材及びベースと永久磁石との間に介在される第２弾性部材からなる弾性部材を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ボイスコイルモーターに関するものである。

一般に、携帯電話機のカメラまたはデジタルカメラのような小型光学機器は、倍率及び焦点を調節するためのアクチュエータ（Actuator）を含む。

近年、携帯電話機のカメラまたはデジタルカメラにはボイスコイルモーター（Voice Coil Motor：以下、「ＶＣＭ」という。）のようなアクチュエータが広く使用されている。

ＶＣＭは、スピーカーのボイスコイルに流れる電流によって発生する磁場及び永久磁石から発生する磁場を用いてスピーカーの振動板が前後に振動することを応用したモーターである。
ＶＣＭは、電気消耗量及び体積が小さいと共に、動作変位の正確度が高いため、カメラモジュールにおいて容易にレンズ及びイメージセンサー間の間隔を調節することができ、かつ、安価という長所もある。

ＶＣＭは、ベース、可動子、固定子、ヨーク及びハウジングを含む。固定子はベース上に配置され、可動子は固定子に対して昇降し、ヨークは可動子及び固定子を覆い、ハウジングはベースと直接結合して、可動子、固定子及びヨークを覆う。

従来のＶＣＭは合成樹脂からなるハウジングを採用してきたが、かかる合成樹脂製のハウジングは、カメラモジュールにおいて、ＶＣＭの他に、限定された空間及び面積内に近接して配置された種々の部品から発生する電磁波を遮蔽することが困難であった。
また、ハウジングの占める体積によって、ＶＣＭに含まれたヨークの内側面に装着される永久磁石及びコイルのサイズを増大しにくく、よって、駆動力が弱いという欠点があった。
また、このＶＣＭは、ヨークを固定するハウジングが射出加工によって製作される合成樹脂品であるから、衝撃や振動に弱いという問題点もあった。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、その目的は、ヨークがハウジングの役割を兼ねるようにヨークの構造を変更することによって、部品数の減少、永久磁石及びコイルのサイズ増加、及び外部衝撃による部品破損の防止を図ることができるボイスコイルモーターを提供することにある。

本発明によるボイスコイルモーターは、外面にコイルが装着されるボビン、前記ボビンに装着された前記コイルと向かい合う少なくとも一つの永久磁石、前記ボビン及び前記永久磁石を覆いながら、前記ボビン及び前記コイルから発生する磁場を遮蔽する金属を含む筒形状のヨーク、及び、前記ヨークと直接結合されるベース、前記ボビンを弾性的に支持し、前記ヨークと前記永久磁石との間に介在される第１弾性部材及び前記ベースと前記永久磁石との間に介在される第２弾性部材からなる弾性部材を含む。

本発明の一実施例によるボイスコイルモーターの全体的な構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例によるボイスコイルモーターの全体的な構成を示す結合断面図である。 本発明の主要部である内部ヨークと第１弾性部材との結合関係を示す底面図である。

図１は、本発明の一実施例によるボイスコイルモーターの全体的な構成を示す分解斜視図であり、図２は、本発明の一実施例によるボイスコイルモーターの全体的な構成を示す結合断面図であり、図３は、本発明の主要部である内部ヨークと第１弾性部材との結合関係を示す平面図である。

本発明のボイスコイルモーター（Voice Coil Motor：以下、「ＶＣＭ」という。）は、ボビン１００、ヨークハウジング２００、第１弾性部材３００、第２弾性部材９００、永久磁石４００、及びベース８００を含む。
ボビン（bobbin）１００は、例えば、円筒形状に形成され、円筒形状のボビン１００は、合成樹脂からなることができる。
ボビン１００は、後述するヨークハウジング２００に収納され、ボビン１００は、後述する第１及び第２弾性部材３００，９００によって支持され、ボビン１００の内部にはレンズ（図示せず）が装着される。

ボビン１００の外側面には、円筒形状に形成されたコイル６００が配置される。
コイル６００は、ボビン１００の外側面に巻線または配置されるものとすることができる。また、ボビン１００の外周面及びコイル６００の内周面との間には空間が形成され、この空間には後述なる内部ヨーク２２０がはめ込まれる。

ボビン１００は、コイル６００から発生する磁場及び後述する永久磁石４００から発生する磁場によって形成された反撥力によって上下し、これによって、ボビン１００内にはめ込まれたレンズ及びイメージセンサーモジュール間の間隔が調節される。

ヨークハウジング２００は、金属板からなるもので、永久磁石４００及びコイル６００から発生する磁場の漏れを減少させるようにボビン１００の外面を覆う構造とされる。
ヨークハウジング２００は、外部ヨーク２１０及び内部ヨーク２２０を含む。

従来のように、合成樹脂を射出してなるハウジングでＶＣＭのボビン１００を覆い、該ハウジングに金属材からなるヨークを固定させると、外部振動や衝撃によりハウジングが破損する問題につながることがあった。
また、ＶＣＭは非常に小型に製作されるから、ハウジングに装着されたヨークに取り付けられた永久磁石及びコイルから発生する磁場の強度は弱く、その分、ＶＣＭの駆動性能も減少することになる。

本発明の一実施例で、合成樹脂を射出してなる従来の合成樹脂製ハウジングを、金属板を含むヨークハウジング２００に取って代える場合、外部の衝撃からボビン１００とＶＣＭに内蔵される各種の部品が破損することを防止することができる。また、ヨークハウジング２００に従来の合成樹脂製ハウジングの役目を果たせると、その分だけ永久磁石及び／またはコイルのサイズを増加させ、ＶＣＭの駆動性能を向上させることができる。

具体的に、ヨークハウジング２００の外部ヨーク２１０は、ボビン１００を収容するためにボビン１００を覆う金属板を含む。外部ヨーク２１０は、永久磁石４００及びコイル６００から発生する磁場の漏れを防止し、ＶＣＭに内蔵される各種部品を外部衝撃から保護する。外部ヨーク２１０には、ボビン１００を露出する開口が形成される。
外部ヨーク２１０は、ボビン１００の上端を露出する上板、及び上板から後述するベースに向かって延在する側面板を含む。外部ヨーク２１０はベースと直接締め付けられる。

内部ヨーク２２０は、外部ヨーク２１０の上板に形成された開口によって形成された内周縁から、少なくとも一つが、ボビン１００の外側面と平行な方向に延びてなるもので、ボビン１００の外側面とコイル６００との間に配置される。
内部ヨーク２２０は外部ヨーク２１０と共に継鉄効果を呈するために、外部ヨーク２１０と同じ材質で一体として形成される。
本発明の一実施例において、内部ヨーク２２０は、例えば、永久磁石４００に対応する位置に配置することができる。

第１弾性部材３００は、内部スプリング部、外部スプリング部及び連結スプリング部を含み、内部スプリング部は、ボビン１００の上端と連結され、連結スプリング部は、内部スプリング部と外部スプリング部とを連結する。

第１弾性部材３００は、ボビン１００の中心を延長した仮想の線Ｃ（図２参照）に沿って往復動するボビン１００を弾性的に支持する。

永久磁石４００は、外部ヨーク２１０の内部に配置され、４個の永久磁石４００が外部ヨーク２１０の各コーナーに配置される。永久磁石４００はコイル６００に向かい合って配置され、永久磁石４００から発生する磁場及びコイル６００から発生する磁場によって発生する反撥力によってボビン１００が駆動する。

ヨークハウジング２００の内部ヨーク２２０は、永久磁石４００に対応する位置に配置されて、外部ヨーク２１０と共に継鉄効果を極大化させることができる。

本発明は、上記のような構成による適用及び実施が可能であり、別の実施例の説明のために主要構成要素別に説明すると、下記の通りである。

外部ヨーク２１０の内部には、第１弾性部材３００の外側スプリングを固定するために第１スペーサ５００が配置される。第１弾性部材３００の外側スプリングは、第１スペーサ５００にはめ込まれる。また、第１スペーサ５００によって永久磁石４００の上端が固定される。具体的に、永久磁石４００は、第１スペーサ５００及び後述する第２スペーサ７００との間に介在される。

第１スペーサ５００は、フレーム５１０、支柱５２０及びスプリング固定溝５３０を含む。

フレーム５１０は、外部ヨーク２１０の内側面に固定されて第１弾性部材３００の外側スプリングを固定する。

支柱５２０は、フレーム５１０の端部からボビン１００と並んで突出する。
支柱５２０は、後述する第２スペーサ７００と一緒に永久磁石４００を固定する。

スプリング固定溝５３０は、フレーム５１０の内側面に沿って形成されるもので、第１弾性部材３００の外側スプリングが固定される。外部ヨーク２１０は、下面の開口された四角筒状のボディー２１２を含み、ボディー２１２は、４個の側面及び側面同士を連結する上面を含み、上面には、ボビン１００を露出するホール２１４が形成される。ホール２１４の直径は、ボビン１００の往復移動を妨げないようにボビン１００の外径よりも大きいかまたは等しくする。

内部ヨーク２２０は、ホール２１４の周縁に沿って形成された外部ヨーク２１０の上面の内側面から折り曲げられるとともに、コイル６００とボビン１００の外周面との間の空間に対応する位置に配置される。

ボビン１００の上面には、ボビン１００の長さ方向に沿って少なくとも一つのリブ１１０が突出し、リブ１１０には第１弾性部材３００の内側スプリングが結合される。

第１弾性部材３００は、外側スプリング３１０、内側スプリング３２０及び連結スプリング３３０を含む。

外側スプリング３１０は、外部ヨーク２１０の内側面に対応する四角フレームの形状に製作される。外側スプリング３１０は、第１スペーサ５００のスプリング固定溝５３０に固定される。

内側スプリング３２０はボビン１００と結合し、内側スプリング３２０には、ボビン１００のリブ１１０に対応する貫通孔３２２が形成され、内側スプリング３２０に形成された貫通孔３２２及びボビン１００に形成されたリブ１１０が結合することで内側スプリング３２０がボビン１００に結合される。連結スプリング３３０は、外側スプリング３１０及び内側スプリング３２０を相互弾性的に連結する。

本発明の一実施例で、外側スプリング３１０、内側スプリング３２０及び連結スプリング３３０は一体として形成される。

連結スプリング３３０は、内側スプリング３２０の外側面から内部ヨーク２２０を囲むジグザグ状に形成される。
すなわち、連結スプリング３３０はジグザグ状に形成され、ジグザグ状に形成された連結スプリング３３０の一部には、図２に示すように、内部ヨーク２２０が配置される。永久磁石４００は、第１スペーサ５００と第１スペーサ５００と向かい合う第２スペーサ７００との間に固定される。

第２スペーサ７００の下端部はベース８００に結合される。ボビン１００は、上端に結合された第１弾性部材３００、及びボビン１００の上端と対向するボビン１００の下端に結合される第２弾性部材９００によって弾性的に支持される。第２弾性部材９００は、ボビン１００の下端に結合される。

第２スペーサ７００は第１スペーサ５００と一緒に永久磁石４００を固定し、また、第２弾性部材９００を固定する。
第２スペーサ７００は、フレーム７１０及び支柱７２０を含む。

第２スペーサ７００のフレーム７１０は、外部ヨーク２１０の内側面に配置され、支柱７２０は、フレーム７１０から第１スペーサ５００の各支柱５２０に向かう方向に延在する。永久磁石４００は、第１スペーサ５００と第２スペーサ７００との間で固定される。第２弾性部材９００は、第１弾性部材３００と一緒にボビン１００の両端においてボビン１００の往復動のために弾性変形及び弾性復元するもので、外側スプリング９１０、端子ピン９２０、内側スプリング９３０及び連結スプリング９４０を含む。本発明の一実施例で、第２弾性部材９００は２個から構成され、両第２弾性部材９００は相互電気的に絶縁される。

各第２弾性部材９００の外側スプリング９１０は、ベース８００に配置されるとともに、第２スペーサ７００とベース８００との間に固定される。
端子ピン９２０は、各第２弾性部材９００の各外側スプリング９１０から突出するもので、各ベース８００の側面へ折り曲がってベース８００の側面に固定される。
内側スプリング９３０は、ボビン１００の下端に沿って配置され、平面視では半円形とされる。
連結スプリング９４０は、内側スプリング９３０と外側スプリング９１０とを相互連結する。ここで、それぞれ、外側スプリング９１０、内側スプリング９２０及び連結スプリング９３０からなる２個の第２弾性部材９００は、ボビン１００の下端を支持し、２個の第２弾性部材９００にはコイル６００の両側端部がそれぞれ電気的に連結される。

ベース８００は、直方体盤状に形成されるもので、中央部にはボビン１００を露出する開口が形成され、背面にはＩＲフィルターが配置され、ＩＲフィルターは開口と対応する位置に設けられる。

ベース８００の側面にはヨークハウジング２００の外側ヨーク２１０の端部を受けるための段差部が形成され、外側ヨーク２１０及びベース８００は相互直接結合される。例えば、ベース８００の側面にはフックが形成され、外側ヨーク２１０には、ベース８００の側面に形成されたフックと掛合する掛止孔が形成されることができる。

以上のように、本発明は、限定された空間内で電磁気力を最大化することによって電磁波障害の問題を解消することができるボイスコイルモーターを提供することを基本的な技術的思想としている。

以上では具体的な実施例を挙げて本発明を説明してきたが、本発明は、それらの具体例に限定されるものではなく、当該技術分野における通常の知識を有する者にとっては、本発明の範囲内で様々な変形実施が可能であるということは明らかである。
したがって、本発明の真正の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められるべきである。

Claims (24)

1. ベースと、
   外面にコイルが装着されるボビンと、
   前記コイルと向かい合う少なくとも一つの永久磁石と、
   開口が形成された上板、及び前記上板から前記ベースに向かって延びる側面板を含み、前記ボビン及び前記永久磁石を覆い、金属材質で形成されて前記ベースに結合される外部ヨークと、
   前記ボビンを弾性的に支持し、前記外部ヨーク及び前記永久磁石との間に配置された第１弾性部材、及び前記ベースと前記永久磁石との間に配置された第２弾性部材と、
   前記永久磁石と前記外部ヨークとの間に配置される第１スペーサと、
   前記外部ヨークの前記上板に形成された開口の周縁から少なくとも一つが折曲されて、前記コイルと前記ボビンの外面との間に延びて配置される内部ヨークと、
   を含み、
   前記第１弾性部材は、前記第１スペーサに結合される外側スプリング、前記ボビンに結合される内側スプリング、及び前記外側スプリングと前記内側スプリングとを連結する連結スプリングを含み、
   前記第１スペーサは前記外部ヨークの内周面に固定されて前記第１弾性部材の前記外側スプリングを固定する第１フレーム部及び前記第１フレーム部から延びた第１支柱を含み、
   前記永久磁石は上面、下面、及び側面を含み、
   前記永久磁石の側面は前記コイルと対向する第１面と前記第１面の反対面の第２面とを含む、ボイスコイルモーター。
2. 前記第１スペーサの前記第１フレーム部は前記永久磁石の前記上面を固定し、前記第１支柱は前記永久磁石の前記第２面の一部を固定する、請求項１に記載のボイスコイルモーター。
3. 前記外部ヨークは下面が開口された四角筒状を有し、４つの前記側面板を含む、請求項１に記載のボイスコイルモーター。
4. 前記ボビンは、前記コイルの下端部を支持する段差部を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
5. 前記永久磁石は、前記各外部ヨークの内部に配置され、４つの永久磁石が前記外部ヨークのコーナに配置される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
6. 前記永久磁石は、前記各内部ヨークと対応する位置に配置される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
7. 前記永久磁石と前記ベースとの間に介在される第２スペーサをさらに含む、請求項１に記載のボイスコイルモーター。
8. 前記第２スペーサは、前記ベースと前記永久磁石との間に介在された第２フレーム部と、前記第２フレーム部から延びた第２支柱と、を含む、請求項７に記載のボイスコイルモーター。
9. 前記永久磁石は前記第１スペーサの第１フレーム部下部に配置される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
10. 前記第２弾性部材は外側スプリング、内側スプリング及び連結スプリングを含み、前記第２弾性部材は２つに分割形成され、前記第２弾性部材の各外側スプリングは前記ベースに配置され、前記第２弾性部材の各内側スプリングは前記ボビンと結合される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
11. 前記分割形成された第２弾性部材は前記第２弾性部材の各外側スプリングから折曲された端子ピンを各々含む、請求項１０に記載のボイスコイルモーター。
12. 前記端子ピンは前記ベースの側面に配置される、請求項１１に記載のボイスコイルモーター。
13. 前記連結スプリングは、前記内側及び外側スプリングの間でジグザグ状に形成され、前記内部ヨークは前記連結スプリングの一部に配置される、請求項１に記載のボイスコイルモーター。
14. 前記ボビンには少なくとも一つのリブが形成され、前記内側スプリングには貫通孔が形成され、前記リブと前記貫通孔を媒介して前記内側スプリングが前記ボビンに結合される、請求項１に記載のボイスコイルモーター。
15. 前記端子ピンは前記ベースの側面に折曲されて前記ベースの側面に固定される、請求項１１または１２に記載のボイスコイルモーター。
16. 前記分割形成された第２弾性部材には各々前記コイルの両側端部が電気的に連結される、請求項１０に記載のボイスコイルモーター。
17. 前記ベースの側面には前記外部ヨークを支持するための段差部が形成され、前記外部ヨークは前記ベースと結合される、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
18. 前記第１弾性部材の前記外側スプリングは前記第１スペーサの第１支柱内側に配置される、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
19. 前記永久磁石の前記第２面は曲面を含む、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
20. 前記第１弾性部材の前記連結スプリングは前記内側スプリングの第１部分から前記外側スプリングの第２部分に延びて、前記連結スプリングは前記内部ヨークの外側側面と平行な部分を含む、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
21. 前記第２弾性部材の前記連結スプリングは前記第２弾性部材の前記内側スプリングと前記外側スプリングとの間でジグザグ状に形成され、前記内部ヨークの外側側面と平行な部分を複数含む、請求項２０に記載のボイスコイルモーター。
22. 前記永久磁石は前記外部ヨークのコーナに配置され、前記内部ヨークは前記永久磁石と対応する位置に配置され、前記第１弾性部材の前記連結スプリングは前記内側スプリング及び前記外側スプリングの間でジグザグ状に形成されて前記内部ヨークと対応する位置に配置され、前記内部ヨークの外側側面と平行な部分を含む、請求項１乃至２１のいずれか一項に記載のボイスコイルモーター。
23. 前記第１弾性部材の前記連結スプリングは４つである、請求項２２に記載のボイスコイルモーター。
24. ベースと、
    外面にコイルが装着されるボビンと、
    前記コイルと向かい合う少なくとも一つの永久磁石と、
    開口が形成された上板、及び前記上板から前記ベースに向かって延びる側面板を含み、前記ボビン及び前記永久磁石を覆い、金属材質で形成されて前記ベースに結合される外部ヨークと、
    前記ボビンを弾性的に支持し、前記外部ヨーク及び前記永久磁石との間に配置された第１弾性部材、及び前記ベースと前記永久磁石との間に配置された第２弾性部材と、
    前記永久磁石と前記外部ヨークとの間に配置される第１スペーサと、
    前記外部ヨークの前記上板に形成された開口の周縁から少なくとも一つが折曲されて、前記コイルと前記ボビンの外面との間に延びて配置される内部ヨークと、
    を含み、
    前記第１弾性部材は、前記第１スペーサに結合される外側スプリング、前記ボビンに結合される内側スプリング、及び前記外側スプリングと前記内側スプリングとを連結する連結スプリングを含み、
    前記第１スペーサは前記外部ヨークの内周面に固定されて前記第１弾性部材の前記外側スプリングを固定する第１フレーム部及び前記第１フレーム部から延びた第１支柱を含み、
    前記永久磁石は上面、下面、 及び側面を含み、
    前記永久磁石の側面は前記コイルと対向する第１面と前記第１面の反対面の第２面とを含む、ボイスコイルモーターと、
    前記ボビンに結合されるレンズと、
    イメージセンサーと、を含む、カメラ。

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