KR100399740B1 - 전동기 - Google Patents

Abstract

전동기의 제조과정을 통하여 리드선(피그테일(pigtail))의 형상을 안정시켜서, 전동기의 성능의 변동을 저감하는 것을 과제로 한다.

동연선(stranded copper wires) 등의 복수개의 도전선의 다발로 구성된 리드선(3)은, 브러시(21)에 접속되어있고, 또한 그 브러시(21)와의 접속단의 근방, 특히 이 리드선의 브러시(21)로부터의 상승부(31)의 대략 중앙에 용접, 납땜, 접착제에 의해 접착, 부시(Bush)(35)에 의한 코킹(caulking) 등의 경직화처리에 의해 형성된 솔리드리드(312)를 갖는다.

Description

전동기{ELECTRIC MOTOR}

본 발명은 회전 전기자형 전동기 등의 브러시를 갖는 전동기, 특히 전동파워스티어링 전동기로서 적합한 전동기에 관한 것이다.

도 13 ~ 도 16은 종래로부터 사용되고 있는 회전 전기자형 전동기를 설명하는 것으로, 도 13은 상기 전동기의 횡단면도, 도 14는 상기 전동기중의 브러시홀더의 평면도, 도 15는 도 14의 X-X선에 따른 부분의 확대단면도. 도 16은 브러시수용케이스 및 그 근방부의 확대측면도이다.

도 13 ~ 도 16에 있어서, 1은 전동기, 11은 전기자, 12는 정류자, 13,14는 베어링, 15는 요크, 16은 마그넷, 17은 하우징, 18은 회전축, 2는 브러시홀더, 21은 브러시, 22는 브러시수용케이스, 23은 스프링, 24는 스프링고정기, 3은 브러시 (21)에 접속되어 피그테일로 통칭되고 있는 리드선, 4는 외부인출용 리드선, 5는 리드선(3)과 외부인출용 리드선(4)을 접속하는 전극플레이트이다.

리드선(3)은, 브러시(21)와의 접속단으로부터 회전축(18)과 평행방향으로 상승하여 뻗어있는 상승부(31), 상승부(31)에 캐스케이드접속하는 굴곡부(32) 및 굴곡부(32)에 캐스케이드접속하는 테일부(33)로 되고, 테일부(33)의 선단이 전극플레이트(5)에 용접되어 외부인출용 리드선(4)에 접속되어있다.

이상과 같이 구성된 전동기의 구조에 있어서, 브러시(21)는, 브러시수용케이스(22)내에 화살표A(도 16참조)의 방향으로 슬라이드자재로 보존되고, 또한 스프링(23)의 탄성력에 의해 정류자(12)에 눌려져서 슬라이드접촉되어있다.

스프링(23)의 탄성력은, 전동파워스티어링용 모터에서는 모터의 로스토크 (Loss Torgoe)를 작게하기 위하여 또, 브러시(21)와 정류자(12)와의 슬라이드접촉음을 작게하기 위하여 특히 비교적 작은 값으로 되어있다. 이 결과, 브러시(21)의 정류자(12)상에서의 슬라이드접촉은, 리드선(3)의 브러시(21)와의 접속부 근방, 특히 상승부(31)를 중심으로 하는 부분의 형상에 의해 영향을 받기 쉽게 되어있다. 즉, 브러시(21)는, 리드선(3)을 등에 맨 상태로 브러시수용케이스(22)내를 화살표A의 방향으로 미소하게 전후이동하면서 정류자(12)에 슬라이드접촉하고 있으며, 또 브러시(21)와 브러시수용케이스(22)와의 도 15에서의 화살표B의 방향에서의 클리어런스가 있기 때문에 리드선(3)의 형상, 부착상승부(31)의 형상에 의해 정류자(12)에 대한 접촉압이나 접촉상태가 변화하여 로스토크, 브러시슬라이드접촉음, 전동기의 좌우회전 성능차, 또는 토크리플 등에 큰 변동이 생긴다.

또, 리드선(3)으로서는, 상기의 영향을 적게 하기 위하여 가요성이 양호한 동세선(銅細線)의 연선이 사용되는 일이 많다.

이 때문에, 리드선(3)은 강성이 약하고, 브러시홀더(2)의 조립시에 리드선 (3)의 형상을 가지런히 해두어도, 그것의 수송중 등에 그 형상이 변형하는 일이 자주있다.

또, 전기자(11)를 하우징(17)에 조립할 때, 브러시(21)를 브러시수용케이스 (22)내로 끌어들일 필요가 있으나, 이때에 리드선(3)의 상승부(31) 등을 끌어당겨서 끌어들이는 경우는 상승부(31)의 형상이 상기 끌어들일 때의 인장력에 의해 변형하는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점에 비추어, 전동기의 제조과정을 통하여 리드선의 형상을 안정시키고, 전동기의 성능의 변동을 저감하는 것을 과제로 한다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서 사용되는 브러시홀더의 평면도.

도 2는 도 1의 Y-Y선에 따른 부분의 확대단면도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 브러시수용케이스 및 그 근방부의 확대측면도.

도 4는 실시의 형태 1의 비교형태에서의 도 2에 대응하는 부분의 확대단면도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 2의 설명도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에서의 도 1의 Y-Y선에 따른 부분의 다른 확대단면도.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에서의 브러시수용케이스 및 그 근방부의 확대측면도.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 도 1의 Y-Y선에 따른 부분의 다른 확대단면도

도 9는 본 발명의 실시의 형태 4에서의 브러시수용케이스 및 그 근방부의 확대측면도.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 4에서 사용되는 부시의 사시도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 5에서의 전동기의 횡단면도.

도 12는 도 11중에서 사용된 브러시홀더의 평면도.

도 13은 종래의 전동기의 횡단면도.

도 14는 도 13중에서 사용된 브러시홀더의 평면도.

도 15는 도 14의 X-X선에 따른 부분의 확대단면도.

도 16은 종래의 전동기에서의 브러시수용케이스 및 그 근방부의 확대측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전동기 11 : 전기자 12 : 정류자

18 : 샤프트 2 : 브러시홀더 21 : 브러시

22 : 브러시수용케이스 23 : 스프링

24 : 스프링고정기 3 : 리드선 31 : 상승부

311 : 비경직근부 312 : 경직부 313 : 비경직상부

32 : 굴곡부 33 : 테일부 35 : 부시

4 : 외부인출용 리드선 5 : 전극플레이트

본 발명의 전동기는, 복수개의 도전선의 다발로 구성된 리드선을 브러시에 접속하는 동시에 이 리드선의 상기 브러시와의 접속단의 근방에 상기 도전선의 다발을 경직화처리함으로써 형성된 경직부를 구비한 것이다.

또, 리드선은 이 리드선이 접속된 브러시의 리드선 접속면으로부터 전동기의 회전축과 평행 또는 이에 가까운 방향으로 뻗은 상승부를 갖고, 상기 상승부의 적어도 일부에 경직부를 구비한 것이다.

또, 경직화처리는, 리드선을 구성하는 도전선끼리의 용접 또는 납땜 또는 접착제 또는 코킹이다.

(발명의 실시의 형태)

이하의 실시의 형태에서, 서로 동일부분은 동일부호를 붙여서 설명을 생략하는 일이 있다.

실시의 형태 1.

도 1 ~ 도 3은, 본 발명에서의 전동기의 실시의 형태 1을 설명하는 것으로, 도 1은 상기 전동기중의 브러시홀더의 평면도, 도 2는 도 1의 Y-Y선에 따른 부분의 확대단면도, 도 3은 브러시수용케이스 및 그 근방부의 확대측면도이다. 또한, 실시의 형태 1 및 후기하는 실시의 형태 2 ~ 4에서의 전동기의 전체의 횡단면도는, 상기 도 13과 실질적으로 같으므로 도 13은 참조하는 것으로 하여 실시의 형태 1 ~ 4에서는 그것을 생략한다.

도 1 ~ 도 3에서, 311,312 및 313은 각각 리드선(3)의 상승부(31)에서의 비경직근부, 경직부 및 비경직상부이고, 25는 브러시수용케이스(22)의 상면에 형성된 개구이며, 26은 개구(25)의 선단에 형성된 스토퍼이다.

실시의 형태 1에서는, 상승부(31)는, 브러시(21)의 리드선 접속면으로부터 대략 수직으로, 다시 말하면 전동기(1)의 회전축(18)과 평행방향으로 상승하고 있으며, 테일부분(33)은 화살표A의 방향과 교차하는 방향으로 뻗어서 전극플레이트 (5)에 접속됨으로써, 외부인출용 리드선(4)과 접속되어있다. 리드선(3)으로서는, 예컨대 선 직경 0.05 ~ 0.08㎜정도의 동세선을 연선한 것이 사용된다.

비경직근부(31)는 브러시(21)의 리드선 접속면으로부터 경직부(312)의 일단까지의 경직화처리가 되어있지 않은 부분이다.

실시의 형태 1에서는, 리드선(3)의 상승부(31)의 대략 중앙부분이 경직화처리되어 경직부(312)가 형성되어있다. 이때의 경직화처리는, 리드선(3)을 구성하는 동연선을 용접기로 인접하는 동세선끼리가 밀착하는 상태로 하여 그들 동선끼리를용접함으로써 달성되어있고, 이 용접에 의한 동세선끼리의 밀집성이 향상되어 경직부(312)는 비경직근부(311) 및 비경직상부(313)보다도 도시하는 바와 같이 선 사이즈가 작게 되어있다.

경직부(312)의 단면형상(상승부(31)의 길이방향에 직교하는 방향의 단면형상, 이하 같음)은 브러시(21)의 브러시수용케이스내에서의 슬라이드방향에 평행인 변(도3참조)보다도, 이 변에 직교하는 변(도2참조)쪽이 긴 형상을 가지고 있다. 이 결과, 경직부(312)는 화살표A의 방향으로는 어느 정도 변형하기 쉬우나, 그 직교방향에는 내변형성이 크므로, 진동이나 충격 등의 외력을 받아도 화살표A와의 직교방향에는 변형 즉 쓰러지는 일이 없으므로, 정류자(12)와 브러시(21)와의 접속상태는 실질적으로 변화하지 않는다.

이상과 같이, 상승부(31)가 그 중앙부근에 경직부(312)를 가짐으로써, 그 부분(312)은 큰 강성을 가질 뿐만아니라, 경직부(312)의 강성의 영향으로 비경직근부 (311)도 어느 정도 강성이 향상된다. 이때문에, 리드선(3)은 전극플레이트(4)에 접속하고, 종래와 같이 경직부(312)를 잡고 브러시(21)를 브러시수용케이스(22)내에 삽입수용하여도, 상승부(31)나 굴곡부(32)의 형상은 실질적으로 변화하지 않고, 또, 상승부(31)는 브러시(21)의 슬라이드저면(211)에 대하여 대략 수직으로 서 있는 안정형상을 보존한다. 또, 경직부(312)와 비경직근부(311)의 강성의 향상에 의해 리드선(3)은 그 수송이나 모터조립시 등에서 진동이나 충격을 받아도 초기의 상태를 거의 보존할 수 있다.

본 발명에서의 상승부(31)와 굴곡부(32)와의 경계선은, 상승부(31)의 길이방향의 축과 굴곡부(32)의 굴곡점(34)(도2참조)을 통하고 상기 축과 직교하는 선분B로 표시되는 것으로 하면, 상부솔리드리드(313)는, 선분B에서 굴곡부(32)와 접촉하게 된다. 또한 도 2에서의 L3은, 이와 같이 정의한 경우에서의 상승부(31)의 길이이다.

그리고 실시의 형태 1에서는, 도 2에 표시하는 바와 같이 비경직근부(311)의 길이 L1과 브러시수용케이스(22)의 벽두께 t와는, 아래식(Ⅰ)으로 표시되는 관계로 되어있으며, 한편, 상승부(31)의 길이 L3, 비경직근부(311)의 길이 L1 및 경직부 (312)의 길이 L2는 아래식(Ⅱ)으로 표시되는 관계로 되어있다.

아래식(Ⅱ)의 관계는, 바꿔말하면, 상부솔리드리드(33)가 유한길이를 갖는 것을 의미한다.

L1t (Ⅰ)

L3 ＞ L1 + L2 (Ⅱ)

다음에 식(Ⅰ) 및 식(Ⅱ)의 의의에 대하여 설명한다.

우선 식(Ⅰ)에 대하여는, 경직부(312)를 경직화처리, 특히 용접처리하면, 이와 같은 처리에 의해 경직부(312)는 그 부분의 선 사이즈가 축소한다. 그 간접적 영향에 의해 비경직근부(311)내의 동세선에 큰 장력이 생겨서 동세선이 단선하고, 또는 동세선의 신장에 의한 비경직근부(311)의 단면적이 감소하는 일이 있다.

비경직근부(311)의 단면적이 감소되어 그 외경이 브러시수용케이스(22)의 상면에 형성된 개구(25)의 스토퍼(26)의 폭 L4(도1참조)이하가 되면, 상승부(31)가 스토퍼(26)를 넘어서 개구(25)로부터 바깥으로 튀어나오는 문제점이 생긴다. 그러나 L1t로 함으로써 비경직근부(311)의 외경의 축소, 이에 따른 스토퍼(26)넘기 및 도전선의 단선 등이 방지된다.

다음에 식(Ⅱ)에 대하여 설명한다.

도 4는, 실시의 형태 1의 비교형태의 예로서, 도 2에 대응하는 것이며, 도 4의 36은 경직화처리된 경직부를 표시한다.

경직부(36)는, 상승부(31)와 굴곡부(32)의 대부분에 미치고 있으며, 이점에서 도 2에 표시하는 경우와 다르다. 경직부(36)와 같이 경직화처리의 범위가 과도하게 길면, 전동기조립시 등에서 받는 외력에 의해 경직부(36)가 구부려져서 변형하고, 그 변형에 의해 브러시(21)가 브러시수용케이스(22)의 측면(221)에 눌려져서 위치를 바꾸며, 이때문에, 브러시(21)의 브러시수용케이스(22)내에서의 슬라이드성이 악화되는 일이 있다. 이에 대하여 상기 식(Ⅱ)로 표시되는 관계, 즉, L1과 L2와의 합계가 L3미만이면, 상기의 변형이나 변위가 생기지 않으므로 브러시(21)의 슬라이드성이 양호하게 유지된다.

실시의 형태에서는, 리드선(3)은 그 설치장소의 제약과 코스트면에서 가급적 짧게 하는 것이 바람직하고, 또 경직부(312)의 길이 L2는 2㎜전후의 값이 적당하다.

실시의 형태 1에서는, 경직부(312)의 단면형상은, 상기한 바와 같이 장방형으로 설명되었으나, 리드선(3)의 상승부(31)의 강성이 충분한 경우에는, 그 단면형상은 원, 타원 또는 사다리꼴 등의 장방형이외의 각형 등이라도 되고, 타원이나 사다리꼴 등과 같이 경직부(312)의 강성에 방향성을 주는 형상의 경우에서도 그 방향성도 임의로써 지장이 없다.

실시의 형태 2.

도 5는, 본 발명에서의 실시의 형태 2를 설명하는 것으로, 브러시(21)와 리드선(3)과의 결합의 다른 예를 표시하고, 리드선(3)의 테일부(33)는 브러시(21)의 뒤쪽으로 뻗어있다. 또 리드선(3)의 선단(34)은, 전극플레이트(4)(도시하지 않음)에 용접하기 위하여, 용접에 의해 단면형상이 장방형이 되도록 경직화처리된다.

이 경직화처리를 할 때에, 경직부(312)도 선단(34)과 같은 단면형상이 되도록 경직화처리시킨 것이면, 선단(34)과 경직부(312)는 서로 같은 경직화처리로 끝나므로, 가공공수가 적고 코스트저감이 가능하게 되는 이점이 있다.

실시의 형태 3.

도 6 ~ 도 7은, 본 발명에서의 실시의 형태 3을 설명하는 것으로, 도 6은 도 1의 Y-Y선에 따른 부분의 다른 확대단면도, 도 7은 브러시수용케이스(22) 및 그 근방부의 확대측면도이다.

도 6 ~ 도 7에서, 312는 리드선(3)에서의 상승부(31)의 솔리드리드이다. 경직부(312)는 접착제에 의해 경직화처리되어있고, 실시의 형태 1과 같이, 리드선(3)의 형상을 대략 일정하게 또한 안정되게 보존할 수 있다. 비경직근부(311), 경직부(312) 및 상부솔리드리드(313)의 각 길이에 대하여는 실시의 형태 1에서 기술한 것이 실시의 형태 3에서도 적합하다.

실시의 형태 4.

도 8 ~ 도 10은 본 발명에서의 실시의 형태 4를 설명하는 것으로, 도 8은 도 1의 Y-Y선에 따른 부분의 또 다른 확대단면도, 도 9는 브러시수용케이스(22) 및 그 근방부의 확대측면도이다.

도 8 ~ 도 10에서, 312는 리드선(3)에서의 상승부(31)의 솔리드리드, 35는 부시이다. 도 10은 부시의 사시도이다.

경직부(312)는, 부시(35)로 코킹함으로써, 경직화처리되어있고, 실시의 형태 1과 같이, 리드선(3)의 형상을 대략 일정하게 또한, 안정되게 보존할 수 있다. 비경직근부(311), 경직부(312) 및 상부솔리드리드(313)의 각 길이에 대하여는, 실시의 형태 1에서 기술한 것이 실시의 형태 4에서도 적합하다.

실시의 형태 5.

도 11 ~ 도 12는, 본 발명에서의 실시의 형태 5를 설명하는 것으로, 도 11은 전동기의 횡단면도, 도 12는 상기 전동기중의 브러시홀더의 평면도이다. 도 11 ~ 도 12에 표시하는 바와 같이, 실시의 형태 5에서는, 리드선(3)의 테일부(33)의 인출방향은, 브러시(21)의 슬라이드방향A와 동일하게 되어있고, 리드선(3)의 상승부 (31)는, 상기 실시의 형태 1 ~ 4와 같이 그 일부가 경직화처리되어있다.

이와 같은 경직화처리에 의해 리드선(3)의 여러가지 외력에 대한 내변형성이 상기 실시의 형태 1 ~ 4와 같이 뛰어나고, 한편, 테일부(33)를 브러시(21)의 측면방향으로 도출하는 실시의 형태 1 등의 경우와 비교하여, 리드선(3)에 외력이 걸렸던 경우의 브러시(21)와 정류자(12)와의 접촉상태에 미치는 영향도는, 한층 작게 되는 효과가 있다.

이상, 실시의 형태 1 ~ 5에 설명한 전동기에서는, 상승부에서의 솔리드리드의 형성위치와 길이가 적절하기 때문에, 상승부는 전동기조립시 등에서 외력을 받아도 구부려지던가, 이러한 구부림이 있었던 경우에 일어나는 브러시의 브러시수용케이스내에서의 변위가 생기지 않으므로, 브러시의 슬라이드성이 양호하게 유지된다. 또, 솔리드리드는 브러시의 브러시수용케이스내에서의 슬라이드방향에는 약간 변형하기 쉬우나, 직교방향에는 내변형성이 크므로 진동이나 충격등의 외력을 받아도, 상기 슬라이드방향과의 직교방향으로는 넘어지지 않으므로, 정류자와 브러시와의 접촉상태는 실질적으로 변화하지 않는다.

또, 리드선을 전극플레이트에 용접하기 위하여 그 선단을 용접에 의해 경직화처리한 장방형의 단면형상과 상기 솔리드리드의 단면형상을 같게 할 수 있으므로, 가공공수가 적고 코스트저감이 가능하게 된다.

또, 리드선에 외력이 작용하여도 상기 리드선의 형상은 거의 변화하지 않기 때문에 정류자와 브러시는 양호한 접촉상태를 유지하므로, 모터의 로스토크, 브러시슬라이드접촉음, 전동기의 좌우회전 성능차, 또는 토크리플의 변동을 저감할 수 있다.

또, 변동이 저감된 고성능의 전동파워스티어링 전동기를 안정되게 생산할 수 있다.

본 발명의 전동기는, 이상 설명한 바와 같이, 브러시와 정류자와의 접촉상태가 안정되어 일정하게 보존되므로 모터의 로스토크, 브러시슬라이드접촉음, 전동기의 좌우회전 성능차 또는 토크리플 등의 변동을 저감할 수 있다.

또, 동세선의 단선, 또는 동세선의 큰 신장이 있었을 경우에서의 비경직근부의 단면적의 감소, 이와 같은 단면적의 감소에 따라 브러시수용케이스에 설치된 개구로부터 상승부가 튀어나오는 문제가 방지된다.

또, 리드선의 상승부의 소망개소를 적절하고 또한 능률적으로 경직화처리할 수 있다.

Claims (3)

1. 브러시수용케이스내를 슬라이드하는 브러시와, 이 브러시에 접속된 리드선을 갖는 전동기에 있어서, 상기 브러시에 접속된 리드선은 복수개의 도전선의 다발로 구성되고, 이 리드선의 상기 브러시와의 접속단의 근방에 상기 도전선의 다발을 경직화처리함으로써 형성된 경직부를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기.
2. 제 1항에 있어서, 리드선은, 이 리드선이 접속된 브러시의 리드선 접속면으로부터 전동기의 회전축과 평행 또는 그것에 가까운 방향으로 뻗어있는 상승부를 갖고, 상기 상승부의 적어도 일부에 경직부를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기.
3. 제 1항에 있어서, 경직화처리는 리드선을 구성하는 도전선끼리의 용접 또는 납땜 또는 접착제 또는 코킹에 의한 것임을 특징으로 하는 전동기.