KR101372514B1 - 고정자와 회전자 간의 통전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도전성 회전자와 상기 회전자에 대하여 일정 공극을 갖고서 배치된 고정자 사이에 개재된 통전장치에 있어서, 상기 회전자에 구름접촉하는 볼형상의 도전성 브러시; 상기 브러시를 회전자재로 장착하고 있고 상기 고정자에 지지되어 있 는 도전성 브러시 브래킷; 및 상기 브러시 브래킷에 일단이 접속되어 있는 탄성편의 타단에 접속되어 있는 단자를 포함하고 있고, 상기 브러시가 일부 삽입되어 회전자와 선접촉하면서 구름운동할 수 있도록 상기 회전자의 외주면으로 따라 요부가 형성되어 있고, 상기 브러시 브래킷은 상기 브러시의 상반부를 에워싸는 형상으로 되어 있고, 상기 브러시 브래킷과 상기 브러시 사이에는 복수개의 도전성 볼이 개재되어 있는 통전장치에 의해 브러시가 볼형상으로 되어 있고, 브러시 브래킷에 복수개의 볼을 개재하여 회전자재로 장착되어 있기 때문에, 상기 회전자 위를 선접촉하면서 구름운동한다. 이 때문에, 접촉음이 작게되어 소음이 낮게 되고, 마찰저항이 낮아지게 되어 마모가 억제되어서, 브러시의 수명이 길어지게 된다.

Description

고정자와 회전자 간의 통전장치{apparatus for applying an electric current between stator and rotator}

본 발명은 고정자와 회전자 간의 통전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자로의 전류나 전기신호를 전달하는 통전장치에 관한 것이다.

주지되는 바와 같이, 산업용 로봇, 자동포장기계, 의료기계, 제너레이터, 모터에서는 회전자와 고정자 사이에 전류의 공급이나 전기신호의 전달을 행하기 위해 통전장치가 이용되고 있다.

그 일예의 통전장치는 도 1에 도시된 바와 같이 구성되어 있다.

즉, 단자(30)에 고정된 브러시 스프링(31)의 선단에 입방체 형상을 가진 브러시(32)를 부착하고, 정류자편(33)에 미끄럼 면접촉시켜 전류의 변환을 행하고 정류를 행하고 있다. 부호 34는 회전자이고, 부호 35는 코일이고, 부호 36은 철심이고, 부호 37은 고정자 케이스이고, 부호 38은 자석이다.

그러나 미끄럼접촉시에 브러시(32)와 정류자편(33) 사이의 마찰에 의해, 양자가 절삭현상을 일으켜서 접촉음이 크게 되고, 마모가 발생하여, 소음이 크게 되고, 더욱이 수명이 단축된다고 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 정류자편(33)과 브러시(32)가 서로 선접촉하는 선행기술문헌이 일본특허공개 제2005-143228호에 개시되어 있다.

하지만, "브러시부재는 콘미데이타에 대하여 그 콘미데이터의 축선방향을 따라서 (접선방향에서 보면) 대략 선접촉하고, 그 콘미데이타의 둘레방향으로 (축선방향에서 보면) 대략 점접촉하는 구성으로 되어 있다"라고, 상기 선행기술문헌의 식별번호[0047]에서 기재된 바와 같이, 그리고 "급전부재에 있어서의 브러시부재와의 접촉면적을, 오목형상의 원호면이나 둥근면으로 하여 브러시부재와의 접촉면적(도전면적)을 크게 설정하여도 좋다"라고 상기 선행기술문헌의 식별번호[0049]에서 기재된 바와 같이, 브러시부재가 정류자편에 대하여 선접촉하고 그리고 브러시브래킷과는 선 또는 면접촉하고 있어서, 여전히, 브러시부재의 마모가 심하고 소음이 크고, 브러시부재의 수명이 단축된다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은 소음이 작고, 브러시와 정류자편의 마모가 감소되어 수명이 긴 통전장치를 제공하는 것에 과제를 가진다.

본 발명은 도전성 회전자와 상기 회전자에 대하여 일정 공극을 갖고서 배치된 고정자 사이에 개재된 통전장치에 있어서, 상기 회전자에 구름접촉하는 볼형상의 도전성 브러시; 상기 브러시를 회전자재로 장착하고 있고 상기 고정자에 지지되어 있 는 도전성 브러시 브래킷; 및 상기 브러시 브래킷에 일단이 접속되어 있는 탄성편의 타단에 접속되어 있는 단자를 포함하고 있고, 상기 브러시가 일부 삽입되어 회전자와 선접촉하면서 구름운동할 수 있도록 상기 회전자의 외주면을 따라 요부가 형성되어 있고, 상기 브러시 브래킷은 상기 브러시의 상반부를 에워싸는 형상으로 되어 있고, 상기 브러시 브래킷과 상기 브러시 사이에는 복수개의 도전성 볼이 개재되어 있는 통전장치에 의해 상기 과제를 해결할 수 있다.

상기와 같은 과제해결수단에 의하면, 브러시가 볼형상으로 되어 있고, 브러시 브래킷에 복수개의 볼을 개재하여 회전자재로 장착되어 있기 때문에, 상기 회전자 위를 선접촉하면서 구름운동한다. 이 때문에, 접촉음이 작게되어 소음이 낮게 되고, 마찰저항이 낮아지게 되어 마모가 억제되어서, 브러시의 수명이 길어지게 된다.

도 1은 종래의 통전장치를 구비한 모터를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 제 1실시예의 통전장치를 구비한 모터를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 통전장치에 대한 상세도,
도 4는 본 발명에 따른 제 1실시예의 다른 실시예의 통전장치를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 제 2실시예의 통전장치에 대한 상세도, 및
도 6은 본 발명에 따른 제 2실시예의 다른 실시예의 통전장치를 도시한 도면.

이하, 본 발명에 따른 제1실시예가 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

본 제1실시예의 통전장치가, 이하에서 편의적으로 모터를 예를 들어 설명될 것이며, 본 발명의 통전장치는 모터 뿐만 아니라, 산업용 로봇, 자동포장기계, 의료기계에 적용될 수 있다.

도 2에는 모터가 부호 100으로서 지시되어 있다.

상기 모터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축(5)에 회전자철심(6), 코일(7), 정류자베이스(8), 및 부시(9)을 외접고정하고 있는 회전자(1); 케이스(13)의 내면에 고정적으로 내접된 영구자석(14)을 포함하고서 상기 회전자(1)에 대하여 일정 공극을 갖고서 배치된 고정자(10); 상기 회전자(1)를 양단에서 회전가능하게 지지하고 있는 상기 고정자(10)의 한 쌍의 축받이(11, 12); 고정자(10)의 양단에서 상기 축받이(11, 12)를 지지하는 축베이스(15, 16); 및 통전장치(50)를 포함하고 있다.

상기 통전장치(50)는 상기 정류자베이스(8)의 외주면에 매립되어 있는 복수개의 도전성 정류자편(2); 상기 회전자(1)의 정류자편(2)에 구름접촉하는 볼형상의 도전성 브러시(3); 브러시(3)를 회전자재로 장착하고 있는 도전성 브러시 브래킷(4); 상기 고정자(10)의 축베이스(16)에 지지된 도전성 탄성편(18)을 개재하여 상기 브러시 브래킷(4)에 접속되어 있고 상기 축베이스(16)를 관통하는 단자(17)를 포함하고 있다.

정류자편(2)은 도 3에 도시된 바와 같이, 3개가 정류자베이스(8)에 매립되어 부착되어 있되, 상기 브러시(3)가 일부 삽입되어 정류자편(2)과 선접촉하면서 구름운동할 수 있도록 외주면을 따라 요부(31)가 형성되어 있고, 정류자편(2)들 사이에 단차가 생기지 않도록 정류자편(2)들 사이에 위치된 상기 정류자베이스(8)의 외주면 일부에도 요부(81)가 형성되어 있다.

상기 브러시(3)는 한 쌍으로 되어 있고, 정류자베이스(8)을 사이에 두고 대향하여 배치되어 있다.

브러시 브래킷(4)은 상기 볼형상의 브러시(3)의 상반부를 에워싸는 형상으로 되어 있고, 상기 브러시 브래킷(4)과 상기 브러시(3) 사이에는 상기 브러시 브래킷(4)과 상기 브러시(3)에 대하여 점접촉되게 복수개의 도전성 볼(41)이 개재되어 상기 브러시(3)가 상기 정류자편(2)에 구름운동할 시에 미끄럼 점접촉에 의해 상기 브러시(3)와 상기 브러시 브래킷(4) 간에 통전이 되도록 되어 있다.

상기 정류자편(2), 상기 브러시(3), 상기 복수개의 볼(41), 탄성편(18) 및 상기 브러시 브래킷(4)은 도전성의 인, 청동 카본 등으로 되어 있다.

상기와 같은 구성에 의하면, 브러시(3)가 볼형상으로 되어 있고, 브러시 브래킷(4)에 복수개의 볼(41)을 개재하여 회전자재로 장착되어 있기 때문에, 정류자편(2) 위를 선접촉하면서 구름운동한다. 이 때문에, 접촉음이 작게되어 소음이 낮게 되고, 마찰저항이 낮아지게 되어 마모가 억제되어서, 브러시(3)와 정류자편(2)의 수명이 길어지게 된다.

한편, 상기 실시예의 통전장치는 모터 이외의 장치(산업용 로봇, 자동포장기계, 의료기계, 제너레이터)에서 회전자와 고정자 간에 전류를 공급하거나 전기신호의 전달을 행하기 위해 다음과 같이 구비될 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 도전성 회전자(1)와 상기 회전자(1)에 대하여 일정 공극을 갖고서 배치된 고정자(10) 사이에 개재된 통전장치(50)는 상기 회전자(1)에 구름접촉하는 볼형상의 도전성 브러시(3); 상기 브러시(3)를 회전자재로 장착하고 있는 도전성 브러시 브래킷(4); 및 상기 고정자(10)에 지지된 탄성편(18)을 개재하여 상기 브러시 브래킷(4)에 접속되어 있는 단자(17)를 포함하고 있다.

상기 브러시(3)가 일부 삽입되어 회전자(1)와 선접촉하면서 구름운동할 수 있도록 상기 회전자(1)의 외주면을 따라 요부(81)가 형성되어 있다.

또한, 상기 브러시 브래킷(4)은 상기 브러시(3)의 상반부를 에워싸는 형상으로 되어 있고, 상기 브러시 브래킷(4)과 상기 브러시(3) 사이에는 복수개의 도전성 볼(41)이 개재되어 있는 것으로 되어 있다.

상기와 같은 구성에 의하면, 브러시(3)가 볼형상으로 되어 있고, 브러시 브래킷(4)에 복수개의 볼(41)을 개재하여 회전자재로 장착되어 있기 때문에, 상기 회전자(1) 위를 선접촉하면서 구름운동한다. 이 때문에, 접촉음이 작게되어 소음이 낮게 되고, 마찰저항이 낮아지게 되어 마모가 억제되어서, 브러시(3)의 수명이 길어지게 된다.

이하, 본 발명에 따른 제2실시예가 도 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

상기 제2실시예에서의 통전장치(50)는 도 5에 도시된 바와 같이, 모터(100)에 적용될 경우에, 정류자베이스(8)에 형성된 요부(81)와 정류자편(2)에 형성된 요부(31)가 배제되어 있는 점과, 그리고 상기 정류자편(2)에 구름회전하는 볼형상의 브러시(3)가 배제된 상태에서 브래킷(4)에 회전가능하게 수용된 복수개의 볼(41)이 브러시로서 작용하여 바로 상기 정류자편(2)에 점접촉하는 점을 제외하고는 제1실시예의 통전장치(50)와 동일한다.

또한, 제2실시예에서의 통전장치(50)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 모터 이외의 장치(산업용 로봇, 자동포장기계, 의료기계, 제너레이터)에서 회전자와 고정자 간에 전류를 공급하거나 전기신호의 전달을 행하는 데 적용될 경우에도, 회전자(1)에 형성된 요부(81)가 배제된 점과 그리고 상기 회전자(1)에 구름회전하는 볼형상의 브러시(3)가 배제된 상태에서 브래킷(4)에 회전가능하게 수용된 복수개의 볼(41)이 브러시로서 작용하여 바로 상기 회전자(1)에 점접촉하는 점을 제외하고는 제1실시예의 통전장치(50)와 동일한다.

상기 제 1실시예의 통전장치(50)는, 브러시(3)가 정류자편(2) 또는 회전자(1)에 선접촉하고 복수개의 볼(41)과 점접촉하고, 그리고 상기 복수개의 볼(41)이 브래킷(4)에 점접촉하는 데 비하여, 상기 제2실시예의 통전장치(50)는 복수개의 볼(41)만이 상기 정류자편(2) 또는 회전자(1)와 브래킷(4)에 점접촉하여서 접촉양이 제1실시예보다 적게되어 소음 및 마모를 감소시킬 수 있다는 관점에서 바람직하다.

1; 회전자, 2; 정류자편, 3; 브러시, 10; 고정자

Claims (4)

1. 회전축(5)에 정류자베이스(8)를 외접고정하고 있는 회전자(1); 및
   상기 회전자(1)에 대하여 일정 공극을 갖고서 배치된 고정자(10)를 포함하고 있는 모터에 구비된 통전장치(50)에 있어서,
   상기 정류자베이스(8)의 외주면에 매립되어 있는 복수개의 도전성 정류자편(2);
   상기 회전자(1)의 정류자편(2)에 점접촉하여 구름운동하여서 브러시로서 작용하는 복수개의 도전성 볼(41);
   상기 복수개의 도전성 볼(41)을 회전자재로 장착하고 상기 복수개의 도전성 볼(41)과 점접촉하고 있는 도전성 브러시 브래킷(4); 및
   상기 고정자(10)에 지지된 도전성 탄성편(18)을 개재하여 상기 브러시 브래킷(4)에 접속되어 있고 상기 고정자(10)를 관통하는 단자(17)를 포함하고 있고,
   정류자편(2)은 복수개가 정류자베이스(8)에 매립되어 부착되어 있되, 정류자편(2)들 사이에 단차가 존재하지 않고,
   상기 브러시 브래킷(4)은 상기 정류자편(2)의 외주면 일부를 에워싸는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 고정자와 회전자 간의 통전장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 브러시 브래킷(4)은 한 쌍으로 되어 있고, 정류자베이스(8)를 사이에 두고 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고정자와 회전자 간의 통전장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 정류자편(2), 상기 복수개의 도전성 볼(41), 탄성편(18) 및 상기 브러시 브래킷(4)은 인, 청동 및 카본으로 이루어진 군중 어느 하나로 되어 있는 것을 특징으로 하는 고정자와 회전자 간의 통전장치.
4. 도전성 회전자(1)와 상기 회전자(1)에 대하여 일정 공극을 갖고서 배치된 고정자(10) 사이에 개재된 통전장치(50)에 있어서,
   상기 회전자(1)에 점접촉하여 구름운동하여서 브러시로서 작용하는 복수개의 도전성 볼(41);
   상기 복수개의 도전성 볼(41)를 회전자재로 장착하고 상기 복수개의 도전성 볼(41)과 점접촉하고 있는 도전성 브러시 브래킷(4); 및
   상기 고정자(10)에 지지된 도전성 탄성편(18)을 개재하여 상기 브러시 브래킷(4)에 접속되어 있는 단자(17)를 포함하고 있고,
   상기 브러시 브래킷(4)은 상기 회전자(1)의 외주면 일부를 에워싸는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 고정자와 회전자 간의 통전장치.

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