KR100586972B1 - 정류자형 직류모터 - Google Patents

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KR100586972B1
KR100586972B1 KR1020040041842A KR20040041842A KR100586972B1 KR 100586972 B1 KR100586972 B1 KR 100586972B1 KR 1020040041842 A KR1020040041842 A KR 1020040041842A KR 20040041842 A KR20040041842 A KR 20040041842A KR 100586972 B1 KR100586972 B1 KR 100586972B1
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안상길
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 정류자를 갖는 직류모터에 관한 것으로, 적어도 하나이상의 권선코일을 갖는 회전자; 상기 권선코일과 대응배치되는 마그네트를 갖는 고정자; 상기 고정자에 대하여 상기 회전자의 회전이 가능하도록 회전중심에 배치되는 회전축; 상기 고정자에 구비되어 전원공급부와 전기적으로 연결되는 브러쉬; 상기 권선코일과 전기적으로 연결되고, 상기 회전자의 하부면에 원주방향으로 등간격을 두고 분할되는 복수개의 세그먼트로 이루어져 상기 권선코일측으로 전원을 공급하도록 상기 브러쉬의 상부단과 접촉하는 정류자;를 포함하고, 상기 정류자에는 상기 브러쉬와 접촉하는 접촉궤적선과 적어도 하나이상의 교차점을 형성하는 적어도 하나이상의 슬롯을 형성하여 상기 세그먼트와 브러쉬간의 접촉면적을 감소시킨다.
본 발명에 의하면, 고정자측의 전원공급부로부터 회전자측의 권선코일로 전류를 공급하도록 브러쉬의 상부단과 정류자의 하부면이 접촉하는 면적을 줄여 정류자와 브러쉬의 마모를 감소시키고, 정류자와 브러쉬의 접촉시 발생되는 이물의 도피공간을 확보하여 모터의 전기적인 쇼트및 무통전을 예방하고, 모터의 사용수명을 연장할수 있는 효과가 얻어진다.
직류모터, 회전자, 고정자, 정류자, 세그먼트, 브러쉬, 슬롯, 진동모터

Description

정류자형 직류모터{A COMMUTATOR TYPE OF DC MOTOR}
도 1은 본 발명에 따른 정류자형 직류모터의 한 종류인 코인형 진동모터를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 직류모터에 구비되는 정류자를 도시한 평면도로써,
a) 개방된 방사형 슬롯을 갖는 정류자
b) 밀폐된 방사형 슬롯을 갖는 정류자
c) 혼합된 방사형 슬롯을 갖는 정류자
d) 세그먼트에 3개의 방사형 슬롯을 갖는 정류자
e) 세그먼트에 서로 다른 갯수의 방사형 슬롯을 갖는 정류자
도 3은 도 1의 직류모터에 구비되는 다른 형태의 정류자를 도시한 평면도로써,
a) 개방된 경사형 슬롯을 갖는 정류자
b) 세그먼트에 2개의 개방된 경사형 슬롯을 갖는 정류자
c) 세그먼트에 3개의 개방된 경사형 슬롯을 갖는 정류자
d) 세그먼트에 서로 다른 갯수의 경사형 슬롯을 갖는 정류자
도 4는 본 발명에 따른 정류자형 직류모터의 한 종류인 실린더형 진동모터를 나타내는 종단면도이다.
도 5는 도 4의 직류모터에 구비되는 정류자를 도시한 평면도로써,
a) 개방된 방사형 슬롯을 갖는 정류자
b) 밀폐된 방사형 슬롯을 갖는 정류자
c) 세그먼트에 2개의 개방된 방사형 슬롯을 갖는 정류자
d) 혼합된 방사형 슬롯을 갖는 정류자
도 6은 직류모터의 정류자와 브러쉬간의 접촉상태를 도시한 작동상태도이다.
a) 종래
b) 세그먼트에 하나의 슬롯을 형성한 경우
c) 세그먼트에 두개의 슬롯을 형성한 경우
도 7은 코인형 진동모터에 구비되는 종래 정류자를 갖는 회전자이다.
a) 평면도
b) 배면도
도 8은 실린더형 진동모터에 구비되는 종래 정류자를 갖는 회전자의 배면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 코인형 진동모터 200 : 실린더형 진동모터
105,205 : 회전축 110,210 : 회전자
112,212 : 상부기부 114,214 : 권선코일
118,218 : 중량체 120,220 : 고정자
122,222 : 하부기부 124,224 : 마그네트
130,230 : 정류자 131,231 : 슬롯
135,235 : 세그먼트 140,240 : 브러쉬
150,250 : 리드와이어 G : 간격
본 발명은 정류자를 갖는 직류모터에 관한 것으로, 보다 상세히는 고정자측의 전원공급부로부터 회전자측의 권선코일로 전류를 공급하도록 브러쉬의 상부단과 접촉하는 정류자와 브러쉬간의 접촉면적을 줄여 정류자와 브러쉬의 마모를 감소시키고, 정류자와 브러쉬의 접촉시 발생되는 이물의 도피공간을 확보하여 모터의 전기적인 쇼트및 무통전을 예방하고, 모터의 사용수명을 연장할 수 있는 정류자형 직류모터를 제공하고자 한다.
일반적으로 직류모터는 정류자모터, 브러쉬부착형 모터라고도 하며, 고정자로 영구자석을 사용하고, 회전자(전기자)로 코일을 사용하며, 상기 코일측으로 전원을 공급하도록 회전자의 정류자에 접하는 브러쉬를 갖추어 상기 회전자의 코일에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 자력의 반발, 흡인력을 이용하여 회전력을 생성시키는 전기부품이다.
이러한 직류모터는 교류모터의 속도제어법의 진보와 브러쉬리스 직류모터의 등장으로 인해 그 적용분야가 축소되고 있는 실정이지만, 초기 구동력 및 힘이 세 며, 제어가 손쉬우며, 단순함과 가격면에서 우수하기 때문에, 착신신호인 진동을 발생시키도록 중량체를 회전자에 편심구비하여 휴대단말기에 소형의 정류자형 직류모터인 진동로서 적용되어 현재에도 널리 이용되고 있다
상기 정류자형 직류모터의 한 종류인 진동모터는 그 외부형상에 따라 코인형(coin type)(또는 평편형(flat type))과 실린더형(cylinder type 또는 바형(bar type))으로 구분된다.
즉, 상기 코인형 진동모터(100)와 실린더형 진동모터(200)는 도 1과 4에 도시한 바와같이, 회전체인 로터 어셈블리(rotor assembly)(이하, 회전자이라함.)(110)(210)와, 고정체인 스테이터 어셈블리(stator assembly)(이하, 고정자이라함.)(120)(220)와, 상기 회전자(110)(210)의 하부면에 구비되는 정류자(130)(230)및 이에 상부단이 탄성적으로 접하도록 상기 고정자(110)(220)에 구비되는 브러쉬(140)(240)로 구성되며, 상기 브러쉬(140)(240)는 외부전원이 인가되는 리드와이어(150)(150)와 각각 전기적으로 연결구성된다.
이에 따라, 상기 리드와이어(150)(250)에 연결된 브러쉬(140)(240)를 통하여 상기 정류자(130)(230)측으로 전원이 인가되면, 상기 정류자(130)(230)와 전기적으로 연결된 회전자(110)(210)의 권선코일(114)(214)측으로 전류가 공급되기 때문에, 상기 회전자(110)(210)의 권선코일(114)(214)에서 발생되는 전기장과 상기 고정자(120)(220)의 마그네트(124)(224)에서 형성되는 자기장과의 상호작용에 의해 상기 회전자(110)(210)는 회전축(105)(205)을 중심으로 하여 일방향으로 회전된다.
이때, 상기 코인형 진동모터(100)는 도 7(a)에 도시한 바와같이, 권선코일(114)을 수지절연물(116)로 감싼 회전자(110)에 중량체(118)가 편심배치되어 있기 때문에, 고속회전시 하우징(101), 플레이트(102)를 통해 기기전체에 진동을 발생시키게 된다.
또한, 상기 실리더형 진동모터(200)는 도 4에 도시한 바와같이, 이중구조의 중공원통형 하우징(201)에 베어링부재(206)를 매개로 회전가능하게 축지된 회전축(205)의 일단부에 무게중심이 편중된 중량체(218)가 일체로 구비되어 있기 때문에, 고속회전시 회전축(205), 하우징(201), 플레이트(202)를 통해 기기전체에 진동을 발생시키게 된다.
이러한 코인형, 실린더형 진동모터(100)(200)에서 상기 권선코일(114)(214)에 전류를 인가하기 위해 브러쉬(140)(240)의 상부단과 접촉하는 정류자(130)(230)는 도 7(b)와 도 8에 도시한 바와같이, 상기 권선코일(114)(214)과 전기적으로 연결되는 복수개의 세그먼트(135)(235)가 상기 회전자(110)(210)의 원주방향으로 분할되고, 세그먼트(135)(235)와 인접하는 또다른 세그먼트사이는 일정크기의 간격(G)을 두고 분할된다.
이에 따라, 금, 은 또는 이들의 합금금속으로 이루어진 정류자(130)(230)와 브러쉬(140)(240)는 전기적으로 통전되도록 서로 접촉하기 때문에, 접촉하는 부위가 접하여 기계적으로 마찰되면서 마모되어 미세한 가루성분인 미분이 발생되고, 전기적인 스파크 현상에 의하여 블랙파우더가 발생되고, 이들은 하우징과 플레이트사이의 밀폐공간내에 그대로 잔류하게 되는 것이다.
그리고, 상기 정류자(130)(230)와 브러쉬(140)(240)사이의 접촉부위에서 발 생된 미분이나 블랙파우더 또는 모터조립공정중 유입된 이물과 같은 이물질중 부도체성 물질이 상기 정류자(130)(230)와 브러쉬(140)(240)사이에 끼이게 되면, 무통전구간이 발생되어 모터의 수명, 성능및 신뢰성을 저하시키는 요인으로 작용하였다.
또한, 상기 미분이나 블랙파우더 또는 이물과 같은 이물질중 도체성 물질이 분할된 세그먼트사이의 간격에 끼이게 되면, 전기적인 쇼트가 발생되어 모터의 수명, 성능및 신뢰성을 저하시키는 요인으로 작용하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로써, 그 목적은 정류자와 브러쉬가 서로 접촉하는 면적을 줄여 부재간의 기계적인 접촉에 의한 마모를 감소시켜 모터의 사용수명을 연장할 수 있는 정류자형 직류모터를 제공하고자 한다.
본 발명의 또다른 목적은 정류자와 브러쉬간의 기계적인 접촉에 의한 마모시 발생되는 미분, 블랙파우더가 회피할 수 있는 공간을 확보하여 무통전구간, 전기적인 쇼트사고를 방지하고, 모터의 성능및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 정류자형 직류모터를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,
적어도 하나이상의 권선코일을 갖는 회전자;
상기 권선코일과 대응배치되는 마그네트를 갖는 고정자;
상기 고정자에 대하여 상기 회전자의 회전이 가능하도록 회전중심에 배치되는 회전축;
상기 고정자에 구비되어 전원공급부와 전기적으로 연결되는 브러쉬;
상기 권선코일과 전기적으로 연결되고, 상기 회전자의 하부면에 원주방향으로 등간격을 두고 분할되는 복수개의 세그먼트로 이루어져 상기 권선코일측으로 전원을 공급하도록 상기 브러쉬의 상부단과 접촉하는 정류자;를 포함하고,
상기 정류자에는 상기 브러쉬와 접촉하는 접촉궤적선과 적어도 하나이상의 교차점을 형성하는 적어도 하나이상의 슬롯을 형성하여 상기 세그먼트와 브러쉬간의 접촉면적을 감소시킴을 특징으로 하는 정류자형 직류모터를 제공한다.
바람직하게는 상기 슬롯은 일단 또는 타단이 개구되는 개방형으로 형성된다.
바람직하게는 상기 슬롯은 양단이 닫혀진 밀폐형으로 형성된다.
바람직하게는 상기 슬롯은 방사방향으로 일정길이 연장된 방사형으로 형성된다.
바람직하게는 상기 슬롯은 회전중심으로부터 외측으로 갈수록 서서히 경사진 경사형으로 형성된다.
바람직하게는 상기 슬롯은 상기 복수개의 세그먼트마다 서로 동일한 설치갯수로 구비된다.
바람직하게는 상기 슬롯은 상기 복수개의 세그먼트마다 서로 다른 설치갯수 로 형성된다.
바람직하게는 상기 회전자와 고정자가 내부수용되는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는 상기 권선코일과 이로부터 인접한 곳에 편심배치된 중량체를을 덮는 절연물로 이루어진 회전자를 감싸고, 상기 회전축의 상부단이 지지되는 상부하우징과, 상기 브러쉬가 상부면에 배치되는 하부기부를 구비하고, 상기 마그네트가 올려지며, 상기 회전축의 하단이 지지되어 상기 상부하우징의 하부를 밀폐하는 하부플레이트로 구성된다.
바람직하게는 상기 회전자와 고정자가 내부수용되는 또다른 케이스를 포함하고, 상기 케이스는 상기 권선코일과 대응하는 외부면에 마그네트를 장착하고, 상기 회전축이 축지되는 중공형 내부원통을 일체로 갖는 중공원통형 상부하우징과, 상기 브러쉬가 상부면에 배치되는 하부기부를 구비하여 상부하우징의 하부를 밀폐하는 하부플레이트로 구성된다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 직류모터를 구현하는 실시예로서 도 1의 코인형 진동모터(100)와 도4의 실린더형 진동모터(200)를 각각 예시하여 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 회전구조물인 회전자에 정류자를 구비하고, 고정구조물인 고정자에 브러쉬를 구비하여 정류자와 브러쉬간의 기계적인 접촉에 의하여 전류를 공급하는 정류자형 모터에 모두 동일하게 적용된다.
도 1은 본 발명에 따른 정류자형 직류모터인 코인형 진동모터(100)의 종단면도를 도시한 것으로써, 이는 회전자(110), 고정자(120), 정류자(130), 브러쉬(140)및 상기 회전자(110)와 고정자(120)가 내부수용되는 코인형태의 케이스(103)내에 구비되는 회전축(105)등으로 구성된다.
즉, 상기 고정자(120)에 대하여 상기 회전축(105)을 중심으로 하여 회전가능하게 구비되는 회전자(110)는 상부기부(112)의 상부면에 적어도 하나이상의 권선코일(114)을 구비하고, 상기 권선코일(114)의 근방에는 고비중의 중량체(118)를 편심배치한다.
상기 권선코일(114)과 중량체(118)는 편심하중의 증대를 위해서 레진과 같은 절연물(116)로서 일체로 성형되며, 상기 절연물(116)의 사출성형시 그 하부면에 상기 상부기판(112)도 일체로 구비된다.
이에 따라, 상기 회전자(110)의 무게중심은 상기 회전축(105)과 서로 일치되지 않고, 일측으로 편중되어 회전자(110)의 회전시 진동을 발생시키게 된다.
상기 고정자(120)는 상기 권선코일(114)과 대응하는 하부기부(122)의 상부면에 원주방향으로 N,S극이 교대로 착자된 환고리형 마그네트(124)를 장착하며, 상기 마그네트(124)는 N,S극이 2n개 즉 2개, 4개, 6개 .... 가 교대로 착자되는 영구자석이며, 상기 마그네트(124)의 극수는 배치되는 극수에 따라서 내부의 부품수도 증가됨을 감안하여 부품구성이 간소화될 수 있도록 대략 2 내지 6개로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 하부기부(122)의 상부면에는 상기 상부기부(112)의 하부면에 구비되는 정류자(130)와 상부단이 탄력적으로 접촉하는 브러쉬(140)가 구비되며, 상기 브러쉬(140)는 외부전원이 공급되는 전원공급부인 리드와이어(150)의 양극, 음극과 각각 전기적으로 연결되도록 한쌍의 브러쉬부재로 구성된다.
여기서, 상기 브러쉬(140)와 리드와이어(150)는 상기 하부기부(122)의 상부면에 형성되는 도전성 패턴라인(미도시)을 통하여 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 회전자(110)와 고정자(120)가 내부수용되는 코인형의 케이스(103)를 갖추는바, 상기 케이스(103)는 상기 회전자(110)전체를 감싸는 상부하우징(101)과, 상기 하부기부(122)가 상부면에 장착되고, 상기 상부하우징(101)의 하부를 밀폐하는 하부플레이트(102)로 구성된다.
상기 회전축(105)의 상단은 상기 상부하우징(101)의 상부측 하부면 중앙에 배치되는 상부와셔(105a)를 매개로 하여 지지되고, 하단은 상기 하부플레이트(102)의 하부면 중앙에 형성된 축공(105b)에 지지되며, 길이중간은 적어도 하나이상의 베어링부재(106)를 매개로 회전자(110)와 연결된다.
이러한 베어링부재(106)의 외륜부는 상기 회전자(110)와 일체로 조립되고, 내륜부는 회전축에 삽입되어 조립되며, 상기 베어링부재(106)의 하부에는 베어링마모방지용 와셔부재(106a)가 구비된다.
여기서, 상기 상부하우징(101)과 리드와이어(150)사이는 접착제(155)로서 고정되어 부재들간의 흔들림을 최소화한다.
한편, 상기 리드와이어(150)와 전기적으로 연결된 브러쉬(140)의 상부단과 탄성적으로 접촉하는 정류자(130)는 도 2와 3에 도시한 바와같이, 상기 권선코일(114)과 전기적으로 연결되고, 상기 상부기부(112)의 하부면에 원주방향으로 등간격을 두고 분할되는 복수개의 세그먼트(135)로 이루어지고, 상기 세그먼트(135)와 인접하는 또다른 세그먼트(135)사이에는 이들을 완전히 분리하는 간격(G)이 형성된다.
복수개의 세그먼트(135)로 이루어진 정류자(130)에는 상기 브러쉬(140)의 상부단과 접촉하여 형성하는 환고리형의 접촉궤적선과 적어도 하나이상의 교차점을 형성하는 적어도 하나이상의 슬롯(131)을 형성한다.
이러한 경우, 상기 정류자(130)의 세그먼트(135)와 브러쉬(140)가 서로 접촉하는 면적은 상기 슬롯(131)이 형성되지 않은 종래에 비하여 감소되고, 감소된 접촉만큼 마찰력을 감소시켜 정류자와 브러쉬의 마모율을 줄일 수 있다.
여기서, 상기 정류자(130)의 세그먼트(135)에 형성되는 슬롯(131)은 도 2(a)에 도시한 바와같이, 일단 또는 타단이 외측으로 개구된 개방형으로 형성되거나 도 2(b)에 도시한 바와같이, 양단이 닫혀진 밀폐형으로 형성되어도 좋으며, 이들이 서로 무작위로 혼합된 혼합형도 좋다.
그리고, 상기 슬롯(131)은 도 2(a)(b)(c)(d)(e)에 도시한 바와같이, 방사방향으로 일정길이 연장된 방사형으로 형성된다.
상기 슬롯(131)은 도 3(a)(b)(c)(d)에 도시한 바와같이, 회전자(110)의 회전중심으로부터 외측으로 갈수록 서서히 경사진 경사형으로 형성되어도 바람직하다.
또한, 상기 정류자(130)에 형성되는 슬롯(131)은 도 2(a)(b)(c)(d)와 도 3(a)(b)(c)에 도시한 바와같이, 상기 세그먼트(135)마다 서로 동일한 설치갯수로 형성되거나, 도 2(e)와 도 3(d)에 도시한 바와같이, 상기 세그먼트(135)마다 서로 다른 설치갯수로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 정류자(130)는 상기 회전자(110)에 구비되는 상부기부(112)의 하부면에 장착되고, 다양한 형태의 슬롯(131)이 기가공된 철편으로 구성될 수 있으며, 상기 상부기부(112)의 하부면에 패턴인쇄되는 도전성 패턴부재로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 회전자(110)에 구비되는 상부기부(112)와 상기 고정자(120)에 구비되는 하부기부(122)는 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판) 또는 FPC(Flexible Printed Circuit Board, 연성회로기판)중 어느 하나로 구성된다.
도 4는 본 발명에 따른 정류자형 직류모터인 실린더형 진동모터(200)의 종단면도를 도시한 것으로써, 이는 회전자(210), 고정자(220), 정류자(230), 브러쉬(240)및 상기 회전자(210)와 고정자(220)가 내부수용되는 실린더형태의 케이스(203)내에 구비되는 회전축(205)등으로 구성된다.
즉, 상기 회전자(210)는 적어도 하나이상의 권선코일(214)을 외주상단부에 구비하는 회전체(211)를 구비하고, 상기 회전체(211)는 상기 회전축(205)의 타단부에 장착되며, 하부면에는 원반상의 상부기부(212)가 일체로 구비된다.
또한, 상기 고정자(220)는 상기 권선코일(214)과 서로 대응하는 내부에 원주방향으로 N,S극이 교대로 착자된 중공원통형 마그네트(224)를 구비하며, 상기 마그네트(224)는 상기 케이스(203)를 구성하는 상부하우징(201)의 내부원통(221)의 외 부면에 일체로 장착된다.
상기 케이스(203)는 상기 마그네트를 갖는 내부원통이 내부중앙에 배치되는 이중관형 상부하우징(201)과, 상기 브러쉬(240)가 장착된 하부기부(222)를 상부면에 장착하고, 상기 상부하우징의 하부를 밀폐하는 하부플레이트(202)로 구성된다.
그리고, 상기 내부원통(221)의 내부공에는 복수개의 베어링부재(206)를 매개로 하여 회전축(205)이 회전가능하게 지지되고, 상기 회전축(205)의 일단부, 도면상 상단에는 무게중심이 편중된 고비중의 중량체(218)가 장착되고, 타단부, 도면상 하단에는 정류자(230)가 구비되는 회전체(211)가 장착된다.
이러한 베어링부재(206)의 외륜부는 상기 케이스(203)의 내부원통(221)에 일체로 조립되고, 내륜부는 회전축(205)에 삽입되어 조립된다.
또한, 상기 고정자(220)의 하부기부(222)의 상부면에는 상기 상부기부(212)의 하부면에 구비되는 정류자(230)와 상부단이 탄력적으로 접촉하는 브러쉬(240)가 구비되며, 상기 브러쉬(240)는 외부전원이 공급되는 전원공급부인 리드와이어(250)의 양극, 음극과 각각 전기적으로 연결되도록 한쌍의 브러쉬부재로 구성된다.
여기서, 상기 브러쉬(240)와 리드와이어(250)는 상기 하부기부(222)의 상부면에 형성되는 도전성 패턴라인(미도시)을 통하여 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 리드와이어(250)와 전기적으로 연결된 브러쉬(240)의 상부단과 탄성적으로 접촉하는 정류자(230)는 도 5에 도시한 바와같이, 상기 권선코일(214)과 전기적으로 연결되고, 상기 상부기부(212)의 하부면에 원주방향으로 등간격을 두고 분할되는 복수개의 세그먼트(235)로 이루어지고, 상기 세그먼트(235)와 인접 하는 또다른 세그먼트(235)사이에는 이들을 완전히 서로 분리하는 간격(G)이 형성된다.
복수개의 세그먼트(235)로 이루어진 정류자(230)에는 상기 브러쉬(240)의 상부단과 접촉하여 형성하는 환고리형의 접촉궤적선과 적어도 하나이상의 교차점을 형성하는 적어도 하나이상의 슬롯(231)을 형성한다.
이러한 경우, 상기 정류자(230)의 세그먼트(235)와 브러쉬(240)가 서로 접촉하는 면적은 상기 슬롯(231)이 형성되지 않은 종래에 비하여 감소되고, 감소된 접촉만큼 마찰력을 감소시켜 정류자(230)와 브러쉬(240)의 마모율을 줄일 수 있다.
여기서, 상기 정류자(230)의 세그먼트(235)에 형성되는 슬롯(231)은 도 5(a)에 도시한 바와같이, 일단 또는 타단이 외측으로 개구된 개방형으로 형성되거나 도 5(b)에 도시한 바와같이, 양단이 닫혀진 밀폐형으로 형성되어도 좋으며, 도 5(d)에 도시한 바와같이, 이들이 서로 혼합된 혼합형으로 형성되어도 좋다.
그리고, 상기 슬롯(231)은 도 5(a)(b)(c)(d)에 도시한 바와같이, 방사방향으로 일정길이 연장된 방사형으로 형성된다.
또한, 상기 정류자(230)에 형성되는 슬롯(231)은 도 5(a)(b)(c)(d)와 도 3(a)(b)(c)에 도시한 바와같이, 상기 세그먼트(235)마다 서로 동일한 설치갯수로 형성될수 도 있지만, 상기 세그먼트(235)마다 서로 다른 설치갯수로 형성될 수 있다.
상기 슬롯(231)은 회전자(210)의 회전중심으로부터 외측으로 갈수록 서서히 경사진 경사형으로 형성될 수도 있다.
도 5(a)(b)(c)(d)에서 미설명부호 (239)는 상기 권선코일(214)과 정류자(230)의 세그먼트(235)를 전기적으로 연결하는 코일연결부이다.
그리고, 상기 정류자(230)는 상기 회전자(210)에 구비되는 상부기부(212)의 하부면에 장착되고, 다양한 형태의 슬롯(231)이 기가공된 철편으로 구성될 수 있으며, 상기 상부기부(212)의 하부면에 패턴인쇄되는 도전성 패턴부재로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 회전자(210)에 구비되는 상부기부(212)와 상기 고정자(220)에 구비되는 하부기부(222)는 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판) 또는 FPC(Flexible Printed Circuit Board, 연성회로기판)중 어느 하나로 구성된다.
상기한 구성을 갖는 정류자형 직류모터인 진동모터(100)(200)에 구비된 전원공급부인 리드와이어(150)(250)를 통하여 외부전원이 브러쉬(140)(240)로 공급되면, 음극, 양극용 브러쉬부재로 이루어진 브러쉬(140)(240)의 각 상부단은 상부기부(112)의 하부면에 형성된 정류자(130)(230)와 탄성적으로 접촉하기 때문에, 다수개로 분할되고, 고정자(120)(220)의 권선코일(114)(214)과 전기적으로 연결된 세그먼트(135)(235)와 양극,음극용으로 분할된 브러쉬(140)(240)와의 기계적인 접촉에 의해서 상기 권선코일(114)(214)측으로 전류가 번갈아 가면서 전달된다.
상기 권선코일(114)(214)에서 발생되는 전기장과 상기 마그네트(124)(224)에서 발생되는 자기장간의 상호작용에 의해 회전축(105)(205)을 회전중심으로 하여 상기 회전자(110)(210)는 일방향으로 회전구동된다.
여기서, 코인형 진동모터(100)의 회전자(110)에는 고비중의 중량체(118)가 편심배치되고, 실린더형 진동모터(200)의 회전축(205) 일단부에는 무게중심이 편중된 중량체(218)가 장착되어 있기 때문에, 상기 회전축(105)(205)에 발생되는 측압이 케이스(103)(203)및 기기전체에 전달되어 착신감지용 진동을 발생시킨다.
상기 정류자(130)(230)의 하부면에 브러쉬(140)(240)의 상부단을 탄성적으로 접촉시켜 외부전원을 교대로 공급하는 과정에서, 도 6(b)(c)에 도시한 바와같이, 상기 정류자(130)가 일정크기의 간격(G)을 두고 8개의 세그먼트(135)로 분할구성되고, 분할된 각 세그먼트(135)마다 하나 또는 두개의 슬롯(131)을 형성한 경우, 상기 정류자(130)와 브러쉬(140)의 각 상단부가 실질적으로 서로 접촉하는 면적은 도 6(a)에 도시한 바와같이 상기 슬롯이 정류자에 형성되지 않은 종래에 비하여 작아지게 된다.
이에 따라, 상기 슬롯(131)에 의하여 작아지는 정류자(130)와 브러쉬(140)간의 접촉면적만큼 마찰력이 상대적으로 감소되면서 정류자(130)와 브러쉬(140)의 마모를 줄여 구성부품의 사용수명을 연장할 수 있는 것이다. 이는 실린더형 진동모터에서도 동일하게 적용된다.
그리고, 상기 정류자(130)(230)와 브러쉬(140)(240)간의 마찰시 발생되는 미분이나 블랙파우더 또는 모터조립공정중 케이스(103)(203)의 내부로 유입된 이물은 상기 각 세그먼트(135)(235)에 형성된 별도의 공간인 슬롯(131)(231)으로 이동되기 때문에, 종래와 같이 부도체성 이물이 상기 정류자(130)(230)와 브러쉬(140)(240)사이에 끼이면서 발생되는 무통전현상이나 도체성 이물이 세그먼트(135)(235)사이의 간격(G)에 끼이면서 발생되는 쇼트현상을 사전에 예방할 수 있는 것이다.
상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 외부전원이 공급되는 브러쉬의 상부단과 접촉하는 정류자의 세그먼트에 적어도 하나이상의 슬롯을 형성함으로써, 정류자와 브러쉬간의 접촉면적을 종래에 비하여 줄여 접촉마찰력을 감소시킬 수 있기 때문에, 정류자와 브러쉬의 마모을 줄여 모터의 사용수명을 연장할 수있다.
또한, 정류자와 브러쉬간의 마찰접촉시 발생되는 미분, 블랙파우더및 모터조립공정시 유입된 이물질이 도피할수 있는 공간을 확보할 수 있기 때문에, 무통전현상및 전기적인 쇼트현상을 사전에 예방하여 모터의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (9)

  1. 적어도 하나이상의 권선코일을 갖는 회전자;
    상기 권선코일과 대응배치되는 마그네트를 갖는 고정자;
    상기 고정자에 대하여 상기 회전자의 회전이 가능하도록 회전중심에 배치되는 회전축;
    상기 고정자에 구비되어 전원공급부와 전기적으로 연결되는 브러쉬;
    상기 권선코일과 전기적으로 연결되고, 상기 회전자의 하부면에 원주방향으로 등간격을 두고 분할되는 복수개의 세그먼트로 이루어져 상기 권선코일측으로 전원을 공급하도록 상기 브러쉬의 상부단과 접촉하는 정류자;를 포함하고,
    상기 복수개의 세그먼트에는 상기 브러쉬와 접촉하는 접촉궤적선과 적어도 하나이상의 교차점을 형성하는 적어도 하나이상의 슬롯을 형성하여 상기 정류자와 브러쉬간의 접촉면적을 감소시킴을 특징으로 하는 정류자형 직류모터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯은 일단 또는 타단이 개구되는 개방형으로 형성됨을 특징으로 하는 정류자형 직류모터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯은 양단이 닫혀진 밀폐형으로 형성됨을 특징으로 하는 정류자형 직류모터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯은 방사방향으로 일정길이 연장된 방사형으로 형성됨을 특징으로 하는 정류자형 직류모터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯은 회전중심으로부터 외측으로 갈수록 서서히 경사진 경사형으로 형성됨을 특징으로 하는 정류자형 직류모터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 복수개의 세그먼트마다 서로 동일한 설치갯수로 구비됨을 특징으로 하는 정류자형 직류모터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 복수개의 세그먼트마다 서로 다른 설치갯수로 형성됨을 특징으로 하는 정류자형 직류모터.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 회전자와 고정자가 내부수용되는 케이스를 포함하고,
    상기 케이스는 상기 권선코일과 이로부터 인접한 곳에 편심배치된 중량체를을 덮는 절연물로 이루어진 회전자를 감싸고, 상기 회전축의 상부단이 지지되는 상부하우징과, 상기 브러쉬가 상부면에 배치되는 하부기부를 구비하고, 상기 마그네트가 올려지며, 상기 회전축의 하단이 지지되어 상기 상부하우징의 하부를 밀폐하는 하부플레이트로 구성됨을 특징으로 하는 정류자형 직류모터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 회전자와 고정자가 내부수용되는 또다른 케이스를 포함하고,
    상기 케이스는 상기 권선코일과 대응하는 외부면에 마그네트를 장착하고, 상기 회전축이 축지되는 중공형 내부원통을 일체로 갖는 중공원통형 상부하우징과, 상기 브러쉬가 상부면에 배치되는 하부기부를 구비하여 상부하우징의 하부를 밀폐하는 하부플레이트로 구성됨을 특징으로 하는 정류자형 직류모터.
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