KR101072706B1 - 전류전환장치를 구비한 전동공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전류의 방향을 전환하는 전류전환장치를 구비한 전동공구에 관한 것으로서, 전류의 흐름을 전환함에 있어 안정적인 접속이 이루어지며 내구성이 우수하고 부품의 조립이 간편하게 구성한 전류전환장치를 구비한 전동공구를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전류전환장치를 구비한 전동공구는 모터의 고정자에 고정된 상태로 정류자가 관통해 위치하는 브러시 시프트 베이스와, 정류자의 둘레를 따라 분할되어 브러시 시프트 베이스에 고정되며 모터의 고정자 권선과 접속된 터미널 스트립과, 정류자가 관통해 위치하며 브러시 시프트 베이스에 장착되어 정류자의 둘레를 따라 회전하는 브러시 캐리어와, 브러시 캐리어에 장착된 상태로 내장된 브러시가 정류자에 접속되고 일측에는 탄성편이 브러시 시프트 베이스를 향해 돌출되어 브러시 캐리어를 따라 회전하면서 터미널 스트립과 단락되거나 개방되는 브러시 케이스를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

전류전환장치, 탄성편, 터미널 스트립, 절곡편, 브러시

Description

전류전환장치를 구비한 전동공구{Electric Motion Instrument with Electric Current Conversion Apparatus }

본 발명은 전류의 방향을 전환하는 전류전환장치를 구비한 전동공구에 관한 것으로서, 특히 전류의 흐름을 전환함에 있어 안정적인 접속이 이루어지며 내구성이 우수하고 부품의 조립이 간편하게 구성한 것이다.

전류의 방향을 전환하여 정회전 역회전이 가능한 전동공구는 정류자를 갖춘 유니버설 모터를 포함하고, 모터의 고정자에는 전류전환장치가 장착되어 모터로 공급되는 전류의 방향을 전환한다.

이와 같은 전류전환장치는 이미 종래 공지된 기술로서 다양한 방식이 개발되고 있으며, 이미 전동공구에 상용화되고 있다.

통상의 전류전환장치는, 정류자가 관통하도록 중공이 형성되며 모터의 고정자에 장착된 브러시 시프트 베이스와, 정류자의 둘레를 따라 회전하도록 상기 브러시 시프트 베이스에 장착된 브러시 캐리어와, 상기 브러시 캐리어에 장착되며 정류자와 접속된 상태로 브러시 캐리어에 의해 정류자의 둘레를 따라 회전하는 탄소 브러시들과, 상기 브러시 시프트 베이스에 장착되며 일단은 고정자의 권선에 접속되 고 타단은 어느 한 탄소 브러시와 접속되는 터미널 스트립들 및, 브러시 캐리어에 장착된 상태로 각 탄소 브러시를 감싸며 브러시 캐리어를 따라 회전하면서 어느 한 터미널 스트립과 접속되는 브러시 케이스를 포함한다.

이와 같은 전류전환장치에 있어서, 사용자가 브러시 캐리어를 회전하면 모터로 공급되는 전류의 방향이 전환되며, 전류의 방향이 전환되면서 모터의 회전자는 정회전 또는 역회전한다.

이와 같이 전류의 방향을 전환하기 위해서는 브러시 케이스가 브러시 캐리어를 따라 회전하면서 터미널 스트립과 단락되거나 개방되는데, 단락과 개방이 반복되면서 브러시 케이스가 마모되고, 브러시 케이스가 마모되면 접속이 불량하여 전류의 흐름이 원활하지 못할 뿐만 아니라, 단락 및 개방 시에 불꽃 등이 발생하게 되는 단점이 있다.

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 전류전환장치의 브러시 캐리어를 회전시켜 전류의 방향을 전환함에 있어 안정적인 접속이 유지될 수 있도록 구성한 전류전환장치를 구비한 전동공구를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 탄소 브러시를 감싸는 브러시 케이스를 브러시 캐리어에 장착함에 있어 용이하도록 구성한 전류전환장치를 구비한 전동공구를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전류전환장치를 구비한 전동공구는 모터의 고정자에 고정된 상태로 정류자가 관통해 위치하는 브러시 시프트 베이스와, 정류자의 둘레를 따라 분할되어 브러시 시프트 베이스에 고정되며 모터의 고정자 권선과 접속된 터미널 스트립과, 정류자가 관통해 위치하며 브러시 시프트 베이스에 장착되어 정류자의 둘레를 따라 회전하는 브러시 캐리어와, 브러시 캐리어에 장착된 상태로 내장된 브러시가 정류자에 접속되고 일측에는 탄성편이 브러시 시프트 베이스를 향해 돌출되어 브러시 캐리어를 따라 회전하면서 터미널 스트립과 단락되거나 개방되는 브러시 케이스를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 브러시 케이스는 브러시를 덮는 브러시 홀더와, 브러시를 받쳐주는 브러시 플레이트를 포함하며, 브러시 플레이트의 일측에는 절개부위가 형성되고 절개된 부위가 브러시 시프트 베이스를 향하도록 절곡되어 탄성력을 제공한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 브러시 홀더는 브러시를 덮는 커버와, 커버의 양측 하향으로 연장된 절곡편을 포함하며, 상기 절곡편은 브러시 플레이트 및 브러시 캐리어를 관통한 상태에서 절곡되어 장착 고정된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 터미널 스트립은 정류자의 둘레를 감쌀 수 있게 만곡된 형태로서 양단은 탄성편과 접속되도록 경사면이 형성되고 타측에는 외측으로 가지편이 형성되며, 가지편은 브러시 시프트 베이스를 관통해 고정자 권선과 접속된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 브러시 시프트 베이스에는 러그가 형성되고, 러그를 관통한 볼트가 고정자에 체결 고정된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동공구의 전류전환장치는 탄소 브러시를 받쳐주는 브러시 플레이트에 탄성부를 형성하여 브러시 캐리어를 따라 회전하면서 터미널 스트립과 안정적으로 단락 및 개방될 수 있게 구성하고 있다. 이와 같이 브러시 홀더의 탄성부를 통해 안정적으로 터미널 스트립과 접속됨에 따라 전기적으로 안전하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 전류전환장치는 탄소 브러시를 감싸는 브러시 홀더를 브러 시 캐리어에 장착함에 있어 브러시 홀더에 형성된 절곡편을 브러시 플레이트 및 브러시 캐리를 관통시킨 상태에서 절곡하여 고정함으로써, 브러시 케이스를 장착하기에 편리하다는 장점이 있다.

아래에서는 본 발명에 따른 전류전환장치를 구비한 전동공구의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 1은 모터에 장착되는 전류전환장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전류전환장치를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 전류전환장치의 분해사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 브러시 케이스를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 모터의 고정자(1)의 일측에는 전류전환장치(100)가 장착되고, 고정자(1)의 안쪽에는 회전자(3) 및 회전자(3)의 축에 장착된 정류자(5)가 위치하며, 회전자(3)와 고정자(1)의 사이에는 회전자(3)의 회전을 자유롭게 할 수 있도록 베어링 등이 장착된다. 한편 도 1에는 도시되지 않았으나, 고정자(1)에 권선은 아래에서 설명하는 전류전환장치(100)의 터미널 스트립(120)에 접속된다.

아래에서는 전류전환장치에 대해 구체적으로 설명한다.

전류전환장치(100)는 크게 고정자(1)에 장착 고정되는 브러시 시프트 베이스(110)와, 브러시 시프트 베이스(110)에 장착되며 고정자(1)의 권선과 전기적으로 접속되는 2개의 터미널 스트립(120)과, 브러시 시프트 베이스(110)에 장착되며 정류자(5)의 둘레를 따라 회전하는 브러시 캐리어(130) 및, 브러시 캐리어(130)에 장착되어 브러시 캐리어(130)를 따라 회전하며 어느 한 쪽 터미널 스트립(120)과 단락되거나 개방되는 2개의 브러시 케이스(140) 및, 각각의 브러시 케이스(140)에 장착된 상태로 정류자(5)와 접속된 탄소 브러시(160)를 포함한다.

브러시 시프트 베이스(110)는 그 중앙에 정류자(5)가 관통해 위치하도록 중공(111)이 형성되며, 중공(111)의 양측에는 회전지지대(112)가 중공(111)의 내주면을 따라 대칭되기 형성된다. 그리고 만곡되게 형성된 회전지지대(112)의 상단 바깥측면에는 회전지지대(112)에 장착된 브러시 캐리어(130)가 이탈하지 않도록 래치(113)가 형성된다.

그리고 브러시 시프트 베이스(110)의 상면에는 중공(111)의 가장자리를 따라 터미널 스트립(120)이 안착될 수 있는 안착홈(114)이 회전지지대(112)의 바깥쪽에 형성된다. 안착홈(114) 또한 회전지지대(112)와 같이 만곡된 형태이다.

여기에서 안착홈(114)의 일단에는 안착홈(114)의 바깥방향으로 갈라지는 형태의 가지홈(115)이 형성되는데, 상기 가지홈(115)의 단부에는 터미널 스트립(120)의 단자가 브러시 시프트 베이스(110)를 관통하도록 구멍(116)이 형성된다. 그리고 브러시 시프트 베이스(110)에는 모터의 고정자(1)에 체결되도록 러그(117)가 형성되고, 러그(117)를 관통한 볼트(118)가 고정자(1)에 체결되어 브러시 시프트 베이스(110)를 고정자(1)의 일측에 고정시킨다.

이와 같이 모터의 고정자(1)에 고정된 상태의 브러시 시프트 베이스(110)에 는 터미널 스트립(120)이 안착된다. 터미널 스트립(120)은 도 3에 보이듯이 안착홈(114)과 같이 만곡된 형태로 만곡된 양단은 브러시 케이스(140)와의 접속이 용이하도록 단부로 갈수록 두께가 얇아지는 경사면(121)이 형성된다. 그리고 터미널 스트립(120)의 일측에는 외측으로 갈라지는 가지편(123)이 형성된다. 가지편(123)은 가지홈(115)에 대응하며 가지편(123)의 단부는 절곡된 상태로 절곡된 부위가 가지홈(115)의 단부에 형성된 구멍(116)에 끼워져 브러시 시프트 베이스(110)를 관통해 고정자(1) 안쪽으로 연장되며 가지편(123)의 절곡된 단부에는 고정자(1)의 권선이 접속된다.

이와 같은 터미널 스트립(120)은 브러시 시프트 베이스(110)의 양측에 형성된 두 안착홈(114)에 안착된다.

브러시 시프트 베이스(110)에 터미널 스트립(120)이 안착된 상태에서 브러시 캐리어(130)가 브러시 시프트 베이스(110)에 장착된다.

브러시 캐리어(130)에는 중공(131)이 형성되며 중공(131)에 정류자(5)가 관통해 위치한다. 그리고 브러시 캐리어(130)의 중공(131) 가장자리에는 걸림턱(133)이 대칭되게 중공(131)의 내주면을 따라 형성되는데, 걸림턱(133)의 길이 중간에는 상기 래치(113)의 길이만큼 공간(133h)이 형성된다. 그리고 걸림턱(133)의 높이는 회전지지대(112)에 형성된 래치(113)의 저면에서 브러시 시프트 베이스(110)의 상면까지의 거리와 같다. 따라서 브러시 캐리어(130)를 브러시 시프트 베이스(110)에 장착함에 있어서, 래치(113)를 브러시 캐리어(130)의 공간(133h)에 대응시키고 회전지지대(112)를 걸림턱(133)의 안쪽으로 삽입시킨 상태에서 브러시 캐리어(130)를 회전시키면 래치(113)의 아래에 걸림턱(133)이 위치하면서 브러시 캐리어(130)는 이탈하지 않게 장착된다. 이와 같이 장착된 상태에서 브러시 캐리어(130)는 회전지지대(112)를 따라 회전한다.

한편, 브러시 캐리어(130)를 브러시 시프트 베이스(110)에 장착하기 이전에 브러시 케이스(140)를 브러시 캐리어(130)에 장착하고, 브러시 케이스(140)가 장착된 브러시 캐리어(130)를 브러시 시프트 베이스(110)에 장착한다.

브러시 캐리어(130)의 양측에는 브러시 케이스(140)가 장착될 수 있도록 브러시 케이스(140)에 대응하는 홈(135)이 형성되고, 상기 홈(135)에는 차후에 설명하는 브러시 케이스(140)의 절곡편(145)이 관통하도록 4개의 구멍(137)이 절곡편(145)에 대응하여 형성된다. 상기 홈(135)은 2개의 터미널 스트립(120)의 끝단과 상호 간섭될 수 있는 면적으로 형성된다.

홈(135)에 장착되는 브러시 케이스(140)는 탄소 브러시(160)를 덮는 브러시 홀더(141)와 탄소 브러시(160)를 받쳐주는 브러시 플레이트(151)로 구분되며, 토션스프링(147)이 브러시 캐리어(130)에 장착되어 브러시 케이스(140)의 내부에 위치한 탄소 브러시(160)를 정류자(5)가 위치한 중심 방향으로 밀어준다.

브러시 홀더(141)는 탄소 브러시(160)를 덮는 커버(143)와, 커버(143)의 양측으로 연장된 후 하향으로 절곡된 절곡편(145)을 포함한다. 절곡편(145)은 총 4개이며, 절곡편(145)은 브러시 플레이트(151) 및 브러시 캐리어(140)를 관통한 후 브러시 캐리어(140)의 아래에서 절곡되어 고정된다.

한편, 탄소 브러시(160)를 받쳐주는 브러시 플레이트(151)는 정류자(5)를 향 한 일측단에서 안쪽으로 간격으로 두고 일측단과 평행하게 절개되고, 절개된 부위가 하향으로 내려가도록 절곡된다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이 브러시 플레이트(151)의 일측이 하향으로 절곡되어 브러시 플레이트(151) 보다 낮은 위치로 절곡된다. 아래에서는 이와 같이 절곡된 부위를 탄성편(153)이라고 한다. 탄성편(153)은 하향으로 절곡됨에 따라 브러시 캐리어(130)가 회전함에 있어 터미널 스트립(120)의 경사면(121)을 타고 이동하면서 접속되거나 또는 터미널 스트립(120)에서 단락되는데, 이때 발생하는 경사면(121)의 높이 차에 의해 응력을 탄성편(153)의 절곡된 부위에서 탄성력으로 상쇄하면서 탄성편(153)이 변형되지 않게 된다. 또한 탄성편(153)은 역사다리꼴 형태로 절곡됨으로써 바닥면이 터미널 스트립(120)과 접속되어 접속면적이 넓은 만큼 전기적으로 안정적이다.

한편, 브러시 캐리어(130)에 형성된 홈(135)의 측부에는 원기둥(139)이 형성되며 원기둥(139)에 토션스프링(147)이 장착된다. 토션스프링(147)은 그 일단이 브러시 캐리어(130)의 걸림턱(133)에 걸려 위치하고 타단은 탄소 브러시(160)의 후단에 접하여 토션스프링(147)의 탄성력에 의해 탄소 브러시(160)가 정류자(5)를 향해 전방으로 이동함으로써, 탄소 브러시(160)가 마모된 만큼 토션스프링(147)의 탄성력에 의해 전진하여 탄소 브러시(160)가 정류자(5)와 접속된다.

이와 같이 구성된 브러시 캐리어(130)는 전동공구의 케이스 외측으로 연장되어 사용자가 인위적으로 브러시 캐리어(130)를 회전시킬 수 있다. 이와 같은 구성은 종래의 전동공구에 이미 상용화된 구성으로서 구체적인 설명은 생략한다.

사용자가 브러시 캐리어(130)를 회전시키면, 브러시 캐리어(130)에 장착된 브러시 케이스(140)는 브러시 캐리어(130)를 따라 정류자(5)의 둘레를 회전하게 된다. 이때에도 브러시 케이스(140)에 내장된 탄소 브러시(160)는 토션스프링(147)의 탄성력에 의해 정류자(5)와 접속된 상태로 정류자(5)의 둘레를 회전한다.

이와 같이 브러시 캐리어(130)가 회전하기 이전에는 브러시 플레이트(151)의 탄성편(153)이 양측에 위치한 터미널 스트립(120) 사이에 위치함에 따라 어느 쪽 터미널 스트립(120)과도 접하지 않은 상태를 유지하게 된다. 이 상태에서 사용자가 브러시 캐리어(130)를 회전시키면 브러시 플레이트(151)의 탄성편(153)은 어느 한 쪽의 터미널 스트립(120)의 경사면(121)을 타고 올라가 터미널 스트립(120)과 접속된다. 이와 같은 브러시 캐리어(130)의 회전방향을 정방향이라 한다.

이 상태에서 사용자가 전류의 방향을 전환하고자 할 경우, 브러시 캐리어(130)를 앞서 설명한 정방향의 반대방향 즉 역방향으로 회전시킨다. 그러면 어느 한 쪽의 터미널 스트립(120)에 접속된 브러시 플레이트(151)의 탄성편(153)이 터미널 스트립(120)에서 벗어나면서 개방되어 전류의 흐름이 차단된다. 이 상태에서 사용자가 역방향으로 더 회전시키면 브러시 플레이트(151)의 탄성편(153)이 다른 터미널 스트립(120)의 경사면(121)을 타고 접속된다.

이와 같은 단락 및 개방은 브러시 캐리어(130)에 장착된 2개의 브러시 케이스(140)에서 이루어지면서 전류의 방향이 전환된다.

도 1은 모터에 장착되는 전류전환장치를 나타낸 개략도이고,

도 2는 본 발명에 따른 전류전환장치를 나타낸 사시도이며,

도 3은 도 2에 도시된 전류전환장치의 분해사시도이고,

도 4는 도 2에 도시된 브러시 케이스를 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 고정자 3 : 회전자

5 : 정류자 100 : 전류전환장치

110 : 브러시 시프트 베이스 112 : 회전지지대

113 : 래치 120 : 터미널 스트립

121 : 경사면 130 : 브러시 캐리어

133 : 걸림턱 137 : 구멍

140 : 브러시 캐리어 141 : 브러시 홀더

147 : 토션스프링 151 : 브러시 플레이트

153 : 탄성편 160 : 탄소 브러시

Claims (5)

1. 삭제
2. 모터의 고정자에 고정된 상태로 정류자가 관통해 위치하는 브러시 시프트 베이스와,

   정류자의 둘레를 따라 분할되어 브러시 시프트 베이스에 고정되며 모터의 고정자 권선과 접속된 터미널 스트립과,

   정류자가 관통해 위치하며 브러시 시프트 베이스에 장착되어 정류자의 둘레를 따라 회전하는 브러시 캐리어와,

   브러시 캐리어에 장착된 상태로 내장된 브러시가 정류자에 접속되고 일측에는 탄성편이 브러시 시프트 베이스를 향해 돌출되어 브러시 캐리어를 따라 회전하면서 터미널 스트립과 단락되거나 개방되는 브러시 케이스를 포함하며,

   상기 브러시 케이스는 브러시를 덮는 브러시 홀더와, 브러시를 받쳐주는 브러시 플레이트를 포함하며, 브러시 플레이트의 일측에는 절개부위가 형성되고 절개된 부위가 브러시 시프트 베이스를 향하도록 절곡되어 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 전류전환장치를 구비한 전동공구.
3. 제2항에 있어서,

   상기 브러시 홀더는 브러시를 덮는 커버와, 커버의 양측 하향으로 연장된 절곡편을 포함하며, 상기 절곡편은 브러시 플레이트 및 브러시 캐리어를 관통한 상태에서 절곡되어 장착 고정되는 것을 특징으로 하는 전류전환장치를 구비한 전동공구.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   터미널 스트립은 정류자의 둘레를 감쌀 수 있게 만곡된 형태로서 양단은 탄성편과 접속되도록 경사면이 형성되고 타측에는 외측으로 가지편이 형성되며, 가지편은 브러시 시프트 베이스를 관통해 고정자 권선과 접속된 것을 특징으로 하는 전류전환장치를 구비한 전동공구.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   브러시 시프트 베이스에는 러그가 형성되고, 러그를 관통한 볼트가 고정자에 체결 고정된 것을 특징으로 하는 전류전환장치를 구비한 전동공구.

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