KR101226133B1

KR101226133B1 - 브러시 리테이너를 지니는 모터

Info

Publication number: KR101226133B1
Application number: KR1020120013987A
Authority: KR
Inventors: 강명권; 유해찬; 임춘근; 손재현; 김훈진; 김보경; 김종원; 한정환; 김창화; 이인재; 민경진; 설병호
Original assignee: (주)모토닉; 계양전기 주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-01-25

Abstract

본 발명은 브러시카드 어셈블리(13)의 브러시(23)에서 발생하는 분진과 베어링(25)에서 발생하는 누유로부터 브러시(23)와 정류자(24)의 접촉면을 보호하는 브러시 리테이너(20)에 있어서: 상기 브러시 리테이너(20)는 아마추어 어셈블리(12)의 회전자축(22)에 삽입되어 베어링(25)을 은폐하는 오일펜스(30)와, 상기 오일펜스(30) 상에 방사상으로 연장되어 기류에 의해 분진과 누유의 침투를 억제하는 임펠러(40)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 브러시 마모로 발생되는 분진과 베어링에서 누설된 윤활유가 브러시와 정류자의 접촉면에서 접점손상을 초래하지 않도록 하여 모터의 기계적ㆍ열적 특성을 비롯한 제반성능이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

브러시 리테이너를 지니는 모터{A motor having brush retainer}

본 발명은 브러시 리테이너를 지니는 모터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 브러시 마모로 발생되는 분진과 베어링에서 누설된 윤활유가 브러시와 정류자의 접촉면에서 접점손상을 초래하지 않도록 하여 모터의 기계적ㆍ열적 특성을 비롯한 제반성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 브러시 리테이너를 지니는 모터에 관한 것이다.

근래 들어 엔진의 회전속도와 부하에 의해 구분되는 엔진의 운전영역에 따라 밸브의 개도율이나 개폐시기를 변화시켜 혼합기 유입량과 연소가스의 배출효율을 최적화함으로써 연비나 출력과 같은 엔진의 성능을 향상시킬 수 있고 배출가스의 양은 저감할 수 있는 가변밸브 기구들이 개발되어 엔진에 적용되고 있다. 이러한 자동차 엔진용 가변밸브 기구는 밸브의 개폐시기를 가변시키는 가변밸브 타이밍 기구, 밸브의 개도량을 가변시키는 가변밸브 리프트 기구, 밸브의 작동각을 변화시키는 가변밸브 작동각 기구 등으로 이루어진다. 이외에 가변밸브 기구의 구동력을 제공하기 위해 워엄기어를 탑재한 전동모터가 사용되는데, 분진과 누유의 우려가 높은 열악한 환경에 적용되는 경우 내구성을 확보하는 것이 관건이다.

일예로, 한국 공개특허공보 제2011-0006820호의 "커버 일체형 어댑터 구조체를 가지는 전동모터"는 고정자와 회전자를 가지는 요크 조립체와, 상기 요크 조립체의 앞쪽에 엔진블록에 장착하기 위한 어댑터 구조체가 형성된 구조로서, 상기 어댑터 구조체는, 상기 요크 조립체와 조립하기 위한 체결공이 형성되는 제 1결합부와; 상기 제 1결합부와 일체로 형성되어 엔진블록에 장착되도록 하는 제 2결합부;로 이루어져서 내부 부품이 보호되도록 외부에 노출되지 않으면서 엔진블록과의 결합을 동시에 할 수 있도록 구성된다. 이에 따라, 전체 크기와 부품수를 줄일 수 있고, 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과를 기대한다.

다른 예로, 한국 등록특허공보 제0737089호의 "모터의 오일 누출 방지구조"는 로터의 전후면에 정면 커버 및 배면 커버가 각각 결합되고, 상기 정면 커버 및 배면 커버의 중심부에는 메탈 베어링을 구비한 쉐이드 폴 모터에 있어서, 상기 메탈 베어링이 결합되는 상기 정면 커버의 축공에 위치한 샤프트의 외주면으로 상기 축공의 직경에 근접하거나 큰 외경을 갖는 원반형상의 오일 펜스를 결합시킨 구성을 제안한다. 이에 따라, 원심력에 의한 오일의 비산이나 오일의 누출을 방지하여 쉐이드 폴 모터의 원활한 작동과 수명 연장을 기대한다.

그러나, 상기한 선행특허에 의하면 내부 부품을 보호하기 위한 구성을 제안하고 있기는 하지만 분진과 누유를 비롯한 열악한 환경에 노출된 자동차의 엔진에 탑재되어 높은 작동 신뢰성과 내구성을 유지하기 미흡한 실정이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 브러시 마모로 발생되는 분진과 베어링에서 누설된 윤활유가 브러시와 정류자의 접촉면에서 접점손상을 초래하지 않도록 하여 모터의 기계적ㆍ열적 특성을 비롯한 제반성능이 저하되는 것을 방지하는 브러시 리테이너를 지니는 모터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 브러시카드 어셈블리의 브러시에서 발생하는 분진과 베어링에서 발생하는 누유로부터 브러시와 정류자의 접촉면을 보호하는 브러시 리테이너에 있어서: 상기 브러시 리테이너는 아마추어 어셈블리의 회전자축에 삽입되어 베어링을 은폐하는 오일펜스와, 상기 오일펜스 상에 방사상으로 연장되어 기류에 의해 분진과 누유의 침투를 억제하는 임펠러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 오일펜스는 회전자축에 삽입되는 수평부와, 수평부의 일단에 반경방향으로 연장되는 수직부와, 상기 수직부의 일면에 형성되는 요홈부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 제1실시예에 따르면 상기 임펠러는 오일펜스에 방사상으로 직선익을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 제2실시예에 따르면 상기 임펠러는 오일펜스에 방사상으로 곡선익을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 임펠러는 외경의 차이를 형성하도록 외주면에 단턱을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 브러시 마모로 발생되는 분진과 베어링에서 누설된 윤활유가 브러시와 정류자의 접촉면에서 접점손상을 초래하지 않도록 하여 모터의 기계적ㆍ열적 특성을 비롯한 제반성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 전동모터를 분해하여 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 전동모터의 브러시 리테이너를 조립 상태로 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 전동모터의 브러시 리테이너의 다양한 실시예를 나타내는 구성도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전동모터의 브러시 리테이너를 조립하는 과정을 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 브러시카드 어셈블리(13)의 브러시(23)에서 발생하는 분진과 베어링(25)에서 발생하는 누유로부터 브러시(23)와 정류자(24)의 접촉면(접점)을 보호하는 브러시 리테이너(20)에 관련된다. 본 발명은 자동차 흡배기 시스템의 가변밸브 기구를 구동하는 웜기어 탑재형 전동모터에 관하여 도시하고 설명하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니고 여타의 일반적인 전동모터에도 적용될 수도 있다. 가변밸브 기구의 전동모터는 요크 어셈블리(11), 아마추어 어셈블리(12), 브러시카드 어셈블리(13), 어댑터 어셈블리(15)로 이루이지고, 요크 어셈블리(11)와 어댑터 어셈블리(15)의 사이 및 엔진블럭과 어댑터 어셈블리(15)의 사이에 각각 가스켓(16)이 개재된다.

이때, 요크 어셈블리(11)는 케이스(외함)의 내주면에 다수의 자석을 지니고, 아마추어 어셈블리(12)는 회전자축(22) 상에 로터와 정류자(24)를 지니고, 브러시카드 어셈블리(13)는 브러시 홀더와 브러시 스프링을 개재하여 브러시(23)를 지지하고, 어댑터 어셈블리(15)는 베어링(25)을 개재하여 회전자축(22)의 일단을 회전 가능하게 지지한다. 전동모터의 조립이 완료된 상태에서 회전자축(22) 상의 정류자(24)가 브러시(23)와 접촉상태를 유지하면, 그 접촉면은 회전자축(22)의 외단 및 베어링(25)에 동시에 인접한 영역에 위치한다. 이에 따라, 정류자(24)와 브러시(23)의 접촉면은 먼지와 누유에 의하여 오염되기 쉬운 상태로 된다.

본 발명에 따르면 상기 브러시 리테이너(20)는 아마추어 어셈블리(12)의 회전자축(22)에 삽입되어 베어링(25)을 은폐하는 오일펜스(30)와, 상기 오일펜스(30) 상에 방사상으로 연장되어 기류에 의해 분진과 누유의 침투를 억제하는 임펠러(40)를 구비한다. 브러시 리테이너(20)는 오일펜스(30)와 임펠러(40)를 일체로 구비하는 구조로 형성되고, 베어링(25)과 정류자(24)의 사이에서 회전자축(22)에 고정되어 연동하도록 설치된다.

이때, 상기 오일펜스(30)는 회전자축(22)에 삽입되는 수평부(31)와, 수평부(31)의 일단에 반경방향으로 연장되는 수직부(33)와, 상기 수직부(33)의 일면에 형성되는 요홈부(35)를 구비한다. 수평부(31)는 실린더(원통) 구조를 지니며 회전자축(22)에 억지끼워맞춤으로 결합된다. 수직부(33)는 수평부(31)의 일면에 디스크 구조로 일체로 형성되고, 조립완료 상태에서 베어링(25)과 직접 대향하는 위치에 배치된다. 수직부(33)의 외경은 베어링(25)의 내륜(25a)을 전부 은폐하고 외륜(25b)을 50% 이상 은폐할 정도로 유지한다. 수직부(33)의 외경이 너무 작으면 베어링(25)의 은폐가 곤란하고 너무 크면 주변부와 간섭의 우려가 있다. 요홈부(35)는 수직부(33)의 일면에서 내륜(25a)의 외경과 외륜(25b)의 내경을 초과하는 폭(반경)으로 형성한다. 오일펜스(30)의 요홈부(35)는 수직부(33)의 탄성력을 증대하여 베어링(25)에서 누출되는 오일의 밀봉력을 높인다.

본 발명의 제1실시예로서, 상기 임펠러(40)는 오일펜스(30)에 방사상으로 직선익(42)을 구비한다. 도 3a에서 직선익(42)은 오일펜스(30)의 수평부(31)의 외주면에 6~12개소 범위로 균일한 간격으로 형성한다. 이는 가변밸브 기구를 구동하는 웜기어 탑재형 전동모터와 같이 양방향으로 구동되는 경우에 적용된다. 이 경우 직선익(42)의 외경은 오일펜스(30)의 수직부(33)의 외경보다 작게 한다. 직선익(42)의 외주면은 3~10˚ 범위의 구배를 지니도록 형성할 수도 있다.

본 발명의 제2실시예로서, 상기 임펠러(40)는 오일펜스(30)에 방사상으로 곡선익(44)을 구비한다. 도 3b에서, 곡선익(44)은 오일펜스(30)의 수평부(31)의 외주면에 6~12개소 범위로 균일한 간격으로 형성한다. 이는 상기한 전동모터 외의 일방향 구동모터에 적용된다. 이 경우 곡선익(44)의 외경은 오일펜스(30)의 수직부(33)의 외경과 유사하게 유지할 수도 있다. 곡선익(44)의 곡률반경은 적용 분야에 따라 달라질 수 있다.

어느 경우에 있어서나 임펠러(40)의 직선익(42) 또는 곡선익(44)은 회전자축(22)과 함께 회전하면서 기류를 형성하여 브러시(23)와 정류자(24)의 접촉면인 접점에 먼지나 오일이 침적되는 것을 방지한다.

본 발명에 의하면 상기 임펠러(40)는 외경의 차이를 형성하도록 외주면에 단턱(46)을 구비한다. 임펠러(40)의 단턱(46)은 후술하는 도 4의 설명처럼 조립에 있어서 안내 역할을 하는 동시에 기류의 유동경로를 확대하여 비교적 장기간에 걸쳐 먼지나 오일의 침적을 차단한다.

한편, 본 발명에서 브러시 리테이너(20)의 재질은 내열성, 내유성, 내마모성을 지닌 합성수지를 사용하는 것이 무난하지만, 적어도 부분적으로 비철금속이나 세라믹을 배제하는 것은 아니다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 어댑터 어셈블리(15)에 베어링(25), 브러시 리테이너(20), 브러시카드 어셈블리(13)를 순차적으로 삽입하면, 브러시 리테이너(20)의 단턱(46)이 브러시(23)를 반경방향으로 밀어 회전자축(22)의 충분한 유동로를 확보하고, 이 상태에서 아마추어 어셈블리(12)의 회전자축(22)을 삽입하면 정류자(24)가 브러시(23)에 간섭되지 않는 상태로 회전자축(22)이 베어링(25)에 장착된다. 전동모터의 조립이 완료된 후에 브러시 리테이너(20)는 도 2의 위치로 밀려나 베어링(25)에 인접한다. 사용에 있어서 회전자축(22)이 회전하면 브러시 리테이너(20)의 임펠러(40)가 정류자(24) 측으로 기류를 형성하므로 먼지나 오일이 다른 곳으로 비산되어 접점의 청결성이 유지된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

11: 요크 어셈블리 12: 아마추어 어셈블리
13: 브러시카드 어셈블리 15: 어댑터 어셈블리
20: 브러시 리테이너 22: 회전자축
23: 브러시 24: 정류자
25: 베어링 30: 오일펜스
31: 수평부 33: 수직부
35: 요홈부 40: 임펠러
42: 직선익 44: 곡선익
46: 단턱

Claims

브러시카드 어셈블리(13)의 브러시(23)에서 발생하는 분진과 베어링(25)에서 발생하는 누유로부터 브러시(23)와 정류자(24)의 접촉면을 보호하는 브러시 리테이너(20)에 있어서:
상기 브러시 리테이너(20)는 아마추어 어셈블리(12)의 회전자축(22)에 삽입되어 베어링(25)을 은폐하는 오일펜스(30)와, 상기 오일펜스(30) 상에 방사상으로 연장되어 기류에 의해 분진과 누유의 침투를 억제하는 임펠러(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 브러시 리테이너를 지니는 모터.
제1항에 있어서,
상기 오일펜스(30)는 회전자축(22)에 삽입되는 수평부(31)와, 수평부(31)의 일단에 반경방향으로 연장되는 수직부(33)와, 상기 수직부(33)의 일면에 형성되는 요홈부(35)를 구비하는 것을 특징으로 하는 브러시 리테이너를 지니는 모터.
제1항에 있어서,
상기 임펠러(40)는 오일펜스(30)에 방사상으로 직선익(42)을 구비하는 것을 특징으로 하는 브러시 리테이너를 지니는 모터.
제1항에 있어서,
상기 임펠러(40)는 오일펜스(30)에 방사상으로 곡선익(44)을 구비하는 것을 특징으로 하는 브러시 리테이너를 지니는 모터.
제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임펠러(40)는 외경의 차이를 형성하도록 외주면에 단턱(46)을 구비하는 것을 특징으로 하는 브러시 리테이너를 지니는 모터.