KR101177270B1

KR101177270B1 - 직류모터

Info

Publication number: KR101177270B1
Application number: KR20100140105A
Authority: KR
Inventors: 오관범
Original assignee: 주식회사 인팩
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2012-08-28
Also published as: KR20120077964A

Abstract

본 발명은 브러쉬 마찰 저감구조를 갖는 직류모터에 관한 것으로, 커버 하우징(110)의 내측에 고정되는 고정자(120)의 관통홀에 회전자(130)가 회전가능하게 설치되고, 상기 회전자(130)의 중앙에 회전축(140)이 고정되며, 상기 회전축(140)에 정류자(150)가 고정되고, 상기 커버 하우징(110)에는 브러쉬 조립체(160)가 설치되어, 상기 정류자(150)로 전류를 공급하도록 구성되는 직류모터로서, 상기 브러쉬 조립체(160)는 상기 커버 하우징(110)에 고정되고 내부가 중공으로 된 브러쉬 홀더(161)와, 상기 브러쉬 홀더(161)의 내측에 설치되되 일단부가 노출되어 상기 정류자(150)에 접촉되는 브러쉬(162)와, 상기 브러쉬(162)의 타단부를 브러쉬 홀더(161)의 내측에서 탄력 지지하는 탄성부재(163)와, 상기 브러쉬(162)와 브러쉬 홀더(161) 사이에 발생되는 마찰을 저감시키기 위한 마찰 저감부(164)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 브러쉬 홀더가 플라스틱 재질로 형성되더라도, 브러쉬 홀더와 브러쉬 사이에 마찰저감부가 구비되어, 브러쉬와 브러쉬 홀더의 접촉이 최소로 유지됨으로써 브러쉬에서 고열이 발생하더라도 브러쉬와 브러쉬 홀더가 서로 브러쉬 홀더가 녹아서 브러쉬와 브러쉬 홀더가 서로 눌러 붙는 것을 방지할 수 있고, 브러쉬의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

직류모터 {DC MOTOR}

본 발명은 직류 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브러쉬가 설치되는 브러쉬 홀더에 브러쉬의 접촉을 최소화하기 위한 마찰 저감부를 구비하여 브러시 홀더에 브러쉬가 눌러 붙는 것을 방지할 수 있는 직류모터의 브러쉬 마찰 저감 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 모터(Motor)는 전기에너지를 운동에너지로 변환시키는 것으로, 이러한 모터는 전원의 종류에 따라 직류모터와 교류모터로 분류된다.

그리고, 직류 모터는 내부의 전기자가 180도 회전할 때마다 방향을 바꾸는 방법에 따라 브러쉬를 사용한 브러쉬 모터와, 전자 스위칭 기술을 이용한 브러쉬리스 모터로 구분된다. 그리고, 교류모터는 3상교류용과 단상교류용으로 구분되며, 각각에 유도모터와 동기모터가 있다.

한편, 자동차는 ABS 브레이크, 시동장치 등 다양한 장치가 사용되는데, 이러한 장치들은 자동차의 차체에 구비되는 전원을 공급받아 작동하는 브러쉬 직류모터에 의해 구동되고 있다. 이러한 종래의 브러쉬 직류모터의 일예가 도 1에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 종래의 브러쉬 직류모터(10)는 통 형태의 커버 하우징(11)과, 커버 하우징(11)의 내측에 삽입 고정되고 중앙에 관통홀이 형성되는 고정자(12)와, 고정자(12)의 관통홀에 회전가능하게 설치되는 회전자(13)와, 회전자(13)의 중앙에 고정되어 외부로 회전력을 인출하기 위한 회전축(14)과, 회전축(14)에 고정되어 회전자로 전류를 인가하기 위한 정류자(15)와, 정류자(15)에 전기적으로 접촉되도록 하는 브러쉬 조립체(20)로 구성된다.

브러쉬 조립체(20)는 커버 하우징(11)에 고정되는 브러쉬 홀더(21)와, 브러쉬 홀더(21)의 내측에 구비되어 일단부가 정류자(15)에 접촉하는 브러쉬(22)와, 브러쉬(22)를 브러쉬 홀더(21)의 내측에서 탄력 지지하는 탄성부재(23)로 크게 구성된다.

여기서, 브러쉬(22)는 브러쉬 홀더(21)에 삽입되어 일단부는 브러쉬 홀더(21)의 일측으로 돌출되어 정류자(15)에 접촉되고, 타단부는 탄성부재(23)에 의해 브러쉬 홀더(21)의 내측에 지지되어, 정류자(15) 쪽으로 탄성력을 받도록 구성된다.

또한, 브러쉬(22)가 삽입되는 브러쉬 홀더(21)는 단면이 4각 형상으로 형성되되, 상면과 양측면은 스틸(STEEL)재질로 형성되고, 하면은 플라스틱 재질로 형성되어 구성된다.

그러나, 종래의 직류모터(10)는 모터의 작동시 브러쉬(22)와 정류자(15)로 고전류가 인가됨으로, 브러쉬(22) 주위에 열이 발생하게 되어, 브러쉬(22)와 브러쉬 홀더(21)가 접촉되는 부분중 플라스틱 재질로 된 부분이 탄화하거나 녹아서 브러쉬(22)와 브러쉬 홀더(21)가 서로 고착되고, 모터가 고장이 나는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 브러쉬가 접촉되는 브러쉬 홀더의 플라스틱재질로 된 부분에 브러쉬가 접촉되는 것을 최소화하여, 브러쉬 홀더와 브러쉬 사이에 마찰이 발생되는 저감시킬 수 있고, 브러쉬 홀더와 브러쉬가 고착되어 모터가 고장이 나는 것을 방지할 수 있도록 한 직류모터의 브러쉬 마찰 저감 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 커버 하우징의 내측에 고정되는 고정자의 관통홀에 회전자가 회전가능하게 설치되고, 상기 회전자의 중앙에 회전축이 고정되며, 상기 회전축에 정류자가 고정되고, 상기 커버 하우징에는 브러쉬 조립체가 설치되어, 상기 정류자로 전류를 공급하도록 구성되는 직류모터에 있어서, 상기 브러쉬 조립체는 상기 커버 하우징에 고정되고 내부가 중공으로 된 브러쉬 홀더와, 상기 브러쉬 홀더의 내측에 설치되되 일단부가 노출되어 상기 정류자에 접촉되는 브러쉬와, 상기 브러쉬의 타단부를 브러쉬 홀더의 내측에서 탄력 지지하는 탄성부재와, 상기 브러쉬와 브러쉬 홀더 사이에 발생되는 마찰을 저감시키기 위한 마찰 저감부를 포함하고, 상기 마찰 저감부는 상기 브러쉬 홀더의 내면에 돌출 형성되는 돌출부로 구성되되, 상기 돌출부의 상단에 내마모성과 내열성을 갖는 보강부재를 일체로 형성되며, 상기 브러쉬에 점이나 선접촉되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명에 따르면, 상기 돌출부는 상기 브러쉬 홀더의 일단부에서 타단부까지 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 브러쉬 홀더가 플라스틱 재질로 형성되더라도, 브러쉬 홀더와 브러쉬 사이에 마찰저감부가 구비되어, 브러쉬와 브러쉬 홀더의 접촉이 최소로 유지됨으로써 브러쉬에서 고열이 발생하더라도 브러쉬와 브러쉬 홀더가 서로 브러쉬 홀더가 녹아서 브러쉬와 브러쉬 홀더가 서로 눌러 붙는 것을 방지할 수 있고, 브러쉬의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 직류모터를 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 직류모터를 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 직류모터의 브러쉬 조립체를 보인 측단면도와 정단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 직류모터의 브러쉬 조립체에서 마찰저감부의 다른 형태가 적용된 것을 보인 측단면도와 정단면도.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 직류모터를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 직류모터의 브러쉬 조립체를 보인 측단면도와 정단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 직류모터의 브러쉬 조립체에서 마찰저감부의 다른 형태가 적용된 것을 보인 측단면도와 정단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 직류모터(100)는, 커버 하우징(110), 고정자(120), 회전자(130), 회전축(140), 정류자(150), 브러쉬 조립체(160)로 크게 구성된다.

본 발명에 따른 직류모터(100)는 모터의 구동시 브러쉬 조립체(160)에서 브러쉬 홀더(161)에 구비되는 브러쉬(162)가 브러쉬 홀더(161)의 내면에 최소로 접촉되도록 하는 마찰 저감부(164)가 구성되는 구조이다.

커버 하우징(110)은 통형상으로 형성되고, 내측에 일정 공간이 형성되는 것으로, 그 내측에 고정자(120)가 고정된다. 이 고정자(120)는 커버 하우징(110)의 내측면에 밀착된 상태로 고정되되, 그 단면이 도넛 형상으로 중앙에 관통홀이 형성된다.

그리고, 고정자(120)의 관통홀에는 회전자(130)가 회전 가능하게 구비되되, 그 중앙에 회전축(140)이 고정된다. 회전축(140)은 그 일단이 커버 하우징(110)의 내측 하부에 회동 가능하게 지지되고, 타단은 커버 하우징(110)의 내측 상부를 관통하여 외부로 노출되도록 구성된다. 즉, 회전축(140)은 다른 장치로 직류모터(100)의 회전력을 인출하는 역할을 수행하게 된다.

상기 고정자(120)에는 영구자석이 구비되고, 회전자(130)에는 코일(131)이 권선되어 있어, 영구자석에 의해 형성되는 자기장과 회전자(130)의 코일(131)로 흐르는 전류에 의해 회전자(130)를 회전시키기 위한 토오크가 발생되는 것이다.

이 회전축(140)에는 정류자(150)가 회전축(140)과 함께 회전되도록 구비되는데, 이 정류자(150)는 후술하게 되는 브러쉬 조립체(160)의 브러쉬(162)를 통해 인가되는 전류를 회전자(130)로 공급하게 된다.

한편, 브러쉬 조립체(160)는 외부의 전원을 공급받아 정류자(150)를 통해 회전자(130)로 전류를 인가하기 위한 것으로, 브러쉬 홀더(161), 브러쉬(162), 탄성부재(163), 마찰저감부(164)로 크게 구성된다.

브러쉬 홀더(161)는 커버 하우징(110)의 내측 상부에 구비되되 정류자(150)를 중심으로 한 쌍 이상으로 구비되며, 본 발명의 일실시예에서는 한 쌍으로 된 것을 예를 들어 설명한다. 그리고, 브러쉬 홀더(161)는 단면이 사각형상으로 일정길이를 갖는 직육면체 형태로 형성되며, 일단은 개구되고 타단은 막힌 형태로 구성되어, 그 내부에 브러쉬(162)가 수용되도록 구성된다.

브러쉬(162)는 브러쉬 홀더(161)의 단면 형상과 같은 형상으로 형성되되, 그 재질은 탄소흑연이나 동계의 수지결합물질로 이루어진다. 그리고, 브러쉬(162)는 브러쉬 홀더(161)의 내측에 수용될 때, 일단은 브러쉬 홀더(161)의 일단으로 노출되고, 타단은 브러쉬 홀더(161)의 내측에서 탄성부재(163)에 의해 탄력 지지되는 것이다.

탄성부재(163)는 코일 스프링으로 구성되되, 그 일단은 브러쉬 홀더(161)의 내측 단부에 지지되고, 타단은 브러쉬(162)의 단부에 지지되어, 브러쉬(162)를 정류자(150) 쪽으로 밀어내도록 탄성력을 제공하게 된다.

여기서, 브러쉬 홀더(161)에 수용되는 브러쉬(162)는 그 일단이 항상 정류자(150)에 접촉 상태를 유지해야함으로, 브러쉬(162)의 후단부를 탄성부재(163)로 항상 밀어주도록 구성되므로, 브러쉬(162)의 운동방향인 브러쉬(162)의 길이방향으로 브러쉬(162)의 외면과 브러쉬 홀더(161)의 내측면 사이에서 마찰이 발생하게 되는 것이다.

이렇게 발생되는 마찰을 저감시키기 위한 마찰 저감부(164)가 브러쉬 홀더(161)와 브러쉬(162) 중 어느 하나에 구비되거나 모두에 구비된다.

이 마찰 저감부(164)는 브러쉬 홀더(161)의 내측에 수용되는 브러쉬(162)가 탄성부재(163)에 의해 정류자(150) 쪽으로 탄성을 받을 때, 브러쉬(162)의 외면과 브러쉬 홀더(161)의 내면이 서로 접촉되는 것을 최소화하여, 이에 발생되는 마찰을 줄일 수 있도록 하기 위한 것이다.

마찰 저감부(164)는 브러쉬 홀더(161)나 브러쉬(162) 중 어느 한 곳에 구비할 수 있으며, 도 3과 같이, 브러쉬 홀더(161)에 구비되는 것을 참조하여 설명한다.

마찰 저감부(164)는 브러쉬 홀더(161)의 내측으로 돌출 형성되는 돌출부로 형성되되, 이 돌출부는 그 브러쉬(162)의 외면에 접촉되는 부분이 뾰족하게 형성되어 점접촉되도록 형성되는 구성이다. 즉, 이 돌출부는 삼각뿔 형태로 브러쉬 홀더(161)의 길이 방향으로 복수로 형성하여 구성할 수 있다.

또한, 돌출부는 그 단면이 삼각 형상으로 브러쉬 홀더(161)의 내측 일단에서 브러쉬(162)가 수용되는 곳까지 형성되어, 돌출부의 꼭지점 부분이 브러쉬(162)에 선접촉 되도록 구성되는 것이다. 즉, 돌출부는 삼각기둥 형상으로 그 상단부분이 브러쉬(162)에 선접촉되는 것이다.

또한, 상기 돌출부의 꼭지점 부분에 별도의 보강부재를 구비하여 브러쉬(162)와의 접촉시 내마모성을 향상시키도록 구성할 수도 있다. 상기 보강부재는 내마모성 및 내열성이 우수한 스틸재질을 인서트 성형으로 돌출부에 일체로 성형하여 구성한다.

한편, 도 4에는 마찰저감부(164)의 다른 형태가 도시되고, 이 마찰 저감부(164)는 브러쉬 홀더(161)의 내측에서 구비되는 구름부재와, 이 구름부재가 제자리에서 회전되도록 지지하는 지지부로 구성된다.

여기서, 지지부를 브러쉬 홀더(161)의 일단에서 타단까지 형성하고, 이 지지부에 복수의 구름부재를 회동가능하게 고정하여 구성하는 것이다.

또한, 지지부를 브러쉬 홀더(161)의 일단과 타단부에만 구성하고, 각 지지부에 구름부재를 각각 회전가능하게 구비하여 구성할 수도 있다. 즉, 브러쉬 홀더(161)에 수용되는 브러쉬(162)가 최소로 접점되기 위해서는 브러쉬(162)의 양단부가 상기 마찰저감부(164)에 지지되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 직류모터의 작용을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

외부로부터 전원이 공급되면, 브러쉬 조립체(160)의 브러쉬(162)를 통하여 정류자(150)를 거쳐 회전자(130)에 권선된 코일(131)로 전류가 흐르면, 영구자석에 의해 형성되는 자기장과 전류에 의해 토오크가 발생되는데, 이때, 회전자(130)는 플레이밍의 왼손법칙에 의해 회전하게 되는 것이다.

한편, 브러쉬(162)는 브러쉬 홀더(161) 내에서 탄성부재(163)에 의해 정류자(150) 쪽으로 탄성력을 받고 있기 때문에, 정류자(150)에 접촉된 상태를 유지하게 된다.

이러한, 브러쉬(162)는 브러쉬 홀더(161) 내에 구비되는 마찰저감부(164)에 의해 브러쉬 홀더(161)와 최소한 접촉으로 인하여 브러쉬(162)와 브러쉬 홀더(161) 사이에서 발생되는 마찰을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 직류 모터 110 : 커버 하우징
120 : 고정자 130 : 회전자
140 : 회전축 150 : 정류자
160 : 브러쉬 조립체 161 : 브러쉬 홀더
162 : 브러쉬 163 : 탄성부재
164 : 마찰저감부

Claims

커버 하우징(110)의 내측에 고정되는 고정자(120)의 관통홀에 회전자(130)가 회전가능하게 설치되고, 상기 회전자(130)의 중앙에 회전축(140)이 고정되며, 상기 회전축(140)에 정류자(150)가 고정되고, 상기 커버 하우징(110)에는 브러쉬 조립체(160)가 설치되어, 상기 정류자(150)로 전류를 공급하도록 구성되는 직류모터에 있어서,
상기 브러쉬 조립체(160)는 상기 커버 하우징(110)에 고정되고 내부가 중공으로 된 브러쉬 홀더(161)와,
상기 브러쉬 홀더(161)의 내측에 설치되되 일단부가 노출되어 상기 정류자(150)에 접촉되는 브러쉬(162)와,
상기 브러쉬(162)의 타단부를 브러쉬 홀더(161)의 내측에서 탄력 지지하는 탄성부재(163)와,
상기 브러쉬(162)와 브러쉬 홀더(161) 사이에 발생되는 마찰을 저감시키기 위한 마찰 저감부(164)를 포함하고,
상기 마찰 저감부(164)는,
상기 브러쉬 홀더(161)의 내면에 돌출 형성되는 돌출부로 구성되되, 상기 돌출부의 상단에 내마모성과 내열성을 갖는 보강부재를 일체로 성형되며, 상기 브러쉬(162)에 점이나 선접촉되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 직류모터.
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청구항 1에 있어서,
상기 돌출부는, 상기 브러쉬 홀더(161)의 일단부에서 타단부까지 형성되는 것을 특징으로 하는 직류모터.