KR101433761B1 - 무접점 슬립링 모터 - Google Patents

Abstract

무접점 슬립링 모터에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 공급되는 전류의 극성에 따라 극성이 변화되면서 회전되는 회전자부와; 회전자부의 회전에 연동되어 회전되는 구동축부와; 구동축부의 회전에 연동되어 회전되며, 회전자부와 전기적으로 연결되는 연결부; 및 연결부와 전기적으로 연결되며, 연결부의 위치가 회전자부의 위치에 연동되도록 연결부를 지지하는 슬립링유닛을 포함하고, 슬립링유닛은, 공간부가 형성되는 케이스부와; 공간부에 수용되어 연결부와 전기적으로 연결되며, 공간부에 수용부가 형성되도록 공간부를 구획하는 회전구획부와; 수용부에 수용되어 회전구획부와 전기적으로 연결되는 전도부; 및 회전구획부와 케이스부 간의 접점을 실링하는 슬립링실링부를 포함한다.

Description

무접점 슬립링 모터{NON-CONTACT SLIP-RING TYPE MOTOR}

본 발명은 무접점 슬립링 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계 장치에 동력을 제공하는 무접점 슬립링 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 전동기는 전기 에너지를 공급받아 운동에너지로 변환하여 기계 장치에 동력을 제공하는 역할을 한다.

이러한 전동기는 슬립링을 통해 회전자에 전기가 공급되고, 회전자는 슬립링을 통해 전달되는 전류의 극성에 따라 회전자와 고정자 간에 발생되는 자력의 반발 및 흡인력에 의해 회전되어 로터축을 회전시키는 형태로 구비된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개실용신안공보 제1999-0024042호(1999년 7월 5일 공개, 고안의 명칭 : 모터 아마츄어 샤프트 베어링 고정구조)에 개시되어 있다.

본 발명은 구동 성능이 개선된 무접점 슬립링 모터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 무접점 슬립링 모터는: 공급되는 전류의 극성에 따라 극성이 변화되면서 회전되는 회전자부와; 상기 회전자부의 회전에 연동되어 회전되는 구동축부와; 상기 구동축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 회전자부와 전기적으로 연결되는 연결부; 및 상기 연결부와 전기적으로 연결되며, 상기 연결부의 위치가 상기 회전자부의 위치에 연동되도록 상기 연결부를 지지하는 슬립링유닛을 포함하고, 상기 슬립링유닛은, 공간부가 형성되는 케이스부와; 상기 공간부에 수용되어 상기 연결부와 전기적으로 연결되며, 상기 공간부에 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 회전구획부; 및 상기 수용부에 수용되어 상기 회전구획부와 전기적으로 연결되는 전도부를 포함한다.

또한, 상기 전도부는, 전도성 물질의 유체와, 전도성 페이스트 및 전도성 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬립링유닛은, 상기 케이스부에 관통되게 형성되어 상기 수용부를 상기 케이스부의 외부와 연통시키는 주입부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬립링유닛은, 외부 전원과 전기적으로 연결되며, 상기 주입부를 통해 상기 수용부로 삽입되어 상기 전도부와 전기적으로 연결되는 전극부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전구획부는, 상기 연결부가 설치되며, 상기 연결부의 위치가 상기 회전자부의 위치에 연동되도록 상기 구동축부의 회전에 연동되어 회전되는 결합축부와; 상기 결합축부에 의해 상기 구동축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 구획부; 및 상기 구획부에 의해 상기 구동축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 수용부에 수용된 상기 전도부와 상기 연결부를 전기적으로 연결하는 회전전극부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구획부는, 상기 결합축부와 결합되어 상기 구동축부의 회전에 연동되는 회전판부; 및 상기 회전판부에 상기 구동축부의 길이 방향으로 돌출되게 형성되어 상기 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 구획돌기부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구획돌기부는 동심원을 이루도록 상기 구동축부의 직경 방향을 따라 복수 개가 배치되고; 복수 개의 상기 구획돌기부는, 상기 공간부에 상기 구동축부의 직경 방향을 따라 복수 개의 상기 수용부가 동심원을 이루며 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이스부는, 상기 회전자부를 수용하는 모터케이스부; 및 내부에 상기 공간부가 형성되도록 상기 모터케이스부에 결합되며, 상기 구획돌기부가 회전 가능하게 결합되는 커버부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커버부는, 상기 구동축부의 길이 방향으로 돌출되게 형성되어 상기 구획돌기부의 회전이 가능하도록 상기 구획돌기부에 맞물리는 커버돌기부를 포함하고; 상기 수용부는, 상기 회전판부와 상기 구획돌기부 및 상기 커버돌기부에 의해 둘러싸인 내부에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬립링유닛은, 상기 구획돌기부와 상기 커버돌기부 간의 접점을 실링하는 슬립링실링부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커버부에는, 상기 커버부와 상기 구획부의 사이에 실링수용부가 형성되도록 상기 구획돌기부가 삽입되는 실링홈부가 형성되고; 상기 슬립링실링부는, 상기 실링수용부에 수용되어 상기 구획돌기부와 접촉되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬립링실링부는, 점성 유체를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결합축부는, 상기 회전판부 측으로 돌출되게 형성되는 결합돌기부를 포함하고; 상기 회전판부는, 상기 결합돌기부가 끼움 결합되도록 오목하게 형성되는 결합홈부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 무접점 슬립링 모터에 따르면, 슬립링유닛 내부에서의 마찰 발생이 현저히 감소되므로, 구동축부의 회전력이 슬립링유닛 내부에서 발생되는 마찰로 인해 감소되는 것을 효과적으로 억제함으로써, 그 구동 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 전도부가 동심원 형태로 배치되어 슬립링유닛의 길이가 감소될 수 있도록 함으로써, 컴팩트한 외관을 제공하고, 설치 장소의 제약이 적은 이점이 있다.

또한, 본 발명은 브러쉬 없이 회전자부에 전류를 공급할 수 있으므로, 정류자와 브러쉬 간에 발생되는 스파크에 의한 노이즈 발생이 방지될 뿐 아니라, 브러쉬 마모로 인한 모터 수명 한계를 극복할 수 있다.

또한, 본 발명은 브러쉬 마모에 의한 카본 입자가 발생되지 않으므로, 고전압용 모터에 적용될 경우에도 쇼트가 발생될 우려가 없으며, 카본 입자에 의해 베어링부가 손상될 우려가 없는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 구조를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 슬립링유닛의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4의 "Ⅴ" 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 회전구획부의 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시된 구획부의 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 3에 도시된 주입부의 개방 상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 작동상태를 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무접점 슬립링 모터의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 구조를 보여주는 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 구조를 보여주는 단면도이다. 또한, 도 4는 도 3에 도시된 슬립링유닛의 구조를 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 4의 "Ⅴ" 부분을 확대한 도면이며, 도 6은 도 3에 도시된 회전구획부의 구조를 보여주는 분해 사시도이다. 또한, 도 7은 도 3에 도시된 구획부의 구조를 보여주는 도면이고, 도 8은 도 3에 도시된 주입부의 개방 상태를 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터(500)는, 회전자부(100)와, 구동축부(200)와, 연결부(300) 및 슬립링유닛(400)을 포함한다.

회전자부(100)는 후술할 모터케이스부(411)에 내장된다. 모터케이스부(411)에는 고정자부(150)가 구비되며, 고정자부(150)는 모터케이스부(411)의 내벽에 고정 설치된다. 고정자부(150)는 서로 다른 극성의 자력을 형성하도록 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 영구자석을 포함하여 이루어진다.

회전자부(100)는 고정자부(150)의 내측으로 배치되고, 전류가 공급되면 자력을 형성하되, 공급되는 전류의 극성에 따라 다른 극성의 자력을 형성한다. 이러한 회전자부(100)는 고정자부(150)의 자력과 회전자부(100)의 자력 간에 발생되는 반발 및 흡인력에 의해 회전된다.

구동축부(200)는 회전자부(100)에 결합된다. 이러한 구동축부(200)는 회전자부(100)의 회전에 연동되어 그 길이 방향 축을 중심으로 회전된다.

연결부(300)는 회전자부(100)와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서, 연결부(300)는 전류가 흐르도록 구비되는 케이블인 것으로 예시된다. 연결부(300)는 일측이 회전자부(100)의 각 극(부호생략)과 전기적으로 연결되고, 타측이 후술할 슬립링유닛(400)의 회전구획부(430)와 전기적으로 연결된다.

연결부(300)는 구동축부(200)의 회전에 연동되어 회전된다. 이에 따라 연결부(300)는 연결된 회전자부(100)의 해당 극의 위치에 연동되도록 그 위치가 변화된다. 이러한 연결부(300)는, 회전에 의해 그 위치가 계속해서 변화되는 회전자부(100)의 해당 극을 따라 회전하면서 회전자부(100)와의 연결이 유지될 수 있도록 한다.

슬립링유닛(400)은 연결부(300)와 전기적으로 연결된다. 이러한 슬립링유닛(400)은 연결부(300)의 위치가 회전자부(100)의 위치에 연동되도록 연결부(300)를 지지한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 슬립링유닛(400)은 케이스부(410)와, 회전구획부(430) 및 전도부(450)를 포함한다.

케이스부(410)는 슬립링유닛(400)의 외관을 형성하며, 회전자부(100)와, 구동축부(200)와, 회전구획부(430) 및 전도부(450)를 내부에 수용한다. 케이스부(410)의 내부에는 회전구획부(430) 및 전도부(450)가 수용되는 공간부(부호생략)가 형성된다. 이러한 케이스부(410)는 모터케이스부(411)와 커버부(415)를 포함한다.

모터케이스부(411)는 회전자부(100) 및 고정자부(150)를 수용한다. 고정자부(150)는 모터케이스부(411)의 내벽에 고정 설치되며, 회전자부(100)는 고정자부(150)의 내측에 배치되어 모터케이스부(411) 상에 회전 가능하게 설치된다.

본 실시예에서, 케이스부(410)는 모터케이스부(411)와 커버부(415)가 분리 가능하게 결합되는 형태인 것으로 예시된다. 다른 예로서, 케이스부(410)는 모터케이스부(411)와 커버부(415)가 일체로 형성된 형태일 수도 있다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 회전구획부(430)는 케이스부(410) 내부의 공간부에 수용되어 연결부(300)와 전기적으로 연결되며, 공간부에 수용부(A)가 형성되도록 공간부를 구획한다. 이러한 회전구획부(430)는 결합축부(431)와, 구획부(435) 및 회전전극부(439)를 포함한다.

결합축부(431)에는 연결부(300)가 설치된다. 결합축부(431)는 연결부(300)의 위치가 회전자부(100)의 위치에 연동되도록 구동축부(200)의 회전에 연동되어 회전된다. 이러한 결합축부(431)는 본체부(431a)와 관통홀부(431b)를 포함한다.

본체부(431a)는 구동축부(200)에 결합되어 구동축부(200)의 회전에 따라 회전된다. 이러한 본체부(431a)는 베어링부(470)에 끼움 결합되어 베어링부(470)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

관통홀부(431b)는 본체부(431a)에 관통되게 형성되되, 구동축부(200)의 길이 방향을 따라 본체부(431a)의 내부에 관통되게 형성된다. 연결부(300)는 이러한 관통홀부(431b)를 통과하도록 결합축부(431)에 설치되어 회전전극부(439)와 연결된다.

구획부(435)는 결합축부(431)에 의해 구동축부(200)의 회전에 연동되어 회전된다. 이러한 구획부(435)는 수용부(A)가 형성되도록 공간부를 구획하는 것으로, 회전판부(436) 및 구획돌기부(437)를 포함한다.

회전판부(436)는 결합축부(431)와 결합되어 구동축부(200)의 회전에 연동되어 회전된다. 본 실시예에서, 회전판부(436)는 원판 형상으로 형성되며, 결합축부(431)와 끼움 결합되는 것으로 예시된다.

본 실시예에 따르면, 결합축부(431)는 회전판부(436) 측으로 돌출되게 형성되는 결합돌기부(431c)를 포함하고, 결합홈부(436a)는 결합돌기부(431c)가 끼움 결합되도록 회전판부(436)에 오목하게 형성된다. 회전판부(436)는 결합돌기부(431c)와 결합홈부(436a) 간의 끼움 결합에 의해 결합축부(431)에 끼움 결합될 수 있다.

구획돌기부(437)는 회전판부(436)에 구동축부(200)의 길이 방향으로 돌출되게 형성되어 링 형상으로 연장된다. 이러한 구획돌기부(437)는 그 내부에 링 형상의 수용부가 형성되도록 공간부를 구획한다. 즉, 구획돌기부(437)는 구동축부(200)의 둘레 방향으로 공간부를 구획함으로써, 수용부(A)에 해당되는 영역이 공간부의 내부에 구획되도록 한다.

본 실시예에서, 구획돌기부(437)는 복수 개가 배치되고, 복수 개의 구획돌기부(437)는 동심원을 이루도록 구동축부(200)의 직경 방향, 즉 회전판부(436)의 직경 방향을 따라 이격되게 배치되는 것으로 예시된다. 이에 따르면, 복수 개의 구획돌기부(437)는 구동축부(200)의 직경 방향을 따라 복수 개의 수용부(A)가 동심원을 이루며 형성되도록 공간부를 구획하게 된다.

한편, 구획부(435)와 마주보는 커버부(415)의 내측면에는 커버돌기부(416)가 형성된다. 커버돌기부(416)는 커버부(415)의 내측면에 구동축부(200)의 길이 방향, 즉 구획돌기부(437)와 나란한 방향으로 돌출되게 형성되며, 구획돌기부(437)와 마찬가지로 링 형상으로 연장된다.

커버돌기부(416)는 구획돌기부(437)의 회전이 가능하도록 구획돌기부(437)와 구획돌기부(437) 사이에 삽입되는 형태로 구획돌기부(437)에 맞물린다. 이러한 커버돌기부(416)는, 구획돌기부(437)와 구획돌기부(437) 사이에 삽입되되, 그 단부가 회전판부(436)와 일정 간격 이격되도록 삽입된다. 이에 따라 구획돌기부(437)에 의해 구획된 공간부 내부에는, 수용부(A)가 회전판부(436)와 구획돌기부(437) 및 커버돌기부(416)에 의해 둘러싸인 형태로 형성된다.

상기와 같이 형성되는 수용부(A)에는 전도부(450)가 수용된다. 전도부(450)는 수용부(A)에 수용되어 회전구획부(430)와 전기적으로 연결된다. 전도부(450)는 전도성 물질의 유체나, 합성수지와 같은 바인더 성분에 은, 구리, 니켈 등과 같은 전도성 물질의 분말을 분산시켜 제조된 전도성 페이스트, 또는 카본 블랙, 흑연, 은, 구리, 니켈 등과 같은 전도성 물질의 분말로 이루어진 전도성 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하는 형태로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는, 전도부(450)가 전도성 물질의 유체, 예를 들면 상온에서 액체 상태로 유지되는 전도성 금속을 포함하는 형태로 이루어지는 것으로 예시된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 전도부(450)는 전도성 페이스트를 포함하는 형태로 이루어질 수도 있고, 전도성 분말을 포함하는 형태로 이루어질 수도 있으며, 전도성 유체, 전도성 페이스트 및 전도성 분말 중 둘 이상을 포함하는 형태로 이루어질 수도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.

본 실시예에 따르면, 슬립링유닛(400)에는 구동축부(200)의 직경 방향을 따라 복수 개의 수용부(A)가 형성되며, 이러한 수용부(A)에 수용되는 전도부(450)도 수용부(A)의 위치에 대응되는 위치에 수용부(A)의 개수만큼 복수 개가 형성된다.

또한, 회전판부(436) 및 각 전도부(450) 간을 구획하는 각각의 구획돌기부(437)는 절연성 재질로 형성된다. 이에 따라 각 전도부(450) 사이는 구획돌기부(437)에 의해 절연된다.

한편, 본 실시예의 슬립링유닛(400)은 슬립링실링부(440)를 더 구비할 수 있다. 슬립링실링부(440)는 구획돌기부(437)와 커버돌기부(416) 간의 접점, 즉 회전구획부(430)와 커버부(415) 간의 접점을 실링(Sealing)한다.

본 실시예에 따르면, 커버부(415)의 내측면에는 실링홈부(417)가 형성된다. 실링홈부(417)는 커버부(415)의 내측면에 오목하게 형성되며, 이러한 실링홈부(417)에는 구획돌기부(437)가 삽입된다.

구체적으로, 실링홈부(417)에는 구획돌기부(437)가 삽입되되, 구획돌기부(437)의 단부가 실링홈부(417)가 형성된 커버부(415)의 내측면과 일정 간격 이격되도록 삽입된다. 이에 따라 실링홈부(417)의 내부에는, 실링홈부(417)를 이루는 커버부(415)의 내측면과 커버돌기부(416) 및 구획돌기부(437)로 둘러싸인 공간인 실링수용부(B)가 형성된다.

본 실시예에서, 슬립링실링부(440)는 그리스(Grease) 등과 같은 점성을 갖는 비전도성 유체인 것으로 예시된다. 이러한 슬립링실링부(440)는 상기와 같이 형성되는 실링수용부(B)에 수용되며, 실링홈부(417)에 삽입된 구획돌기부(437)와 접촉된다. 구획부(435)는 구획부(435)의 일부분인 구획돌기부(437)의 일부분이 슬립링실링부(440)와 접촉되면서 회전되고, 이때 슬립링실링부(440)는 구획돌기부(437)의 일부분과 접촉하며 구획부(435)의 회전을 원활하게 하는 윤활 기능을 한다.

즉 슬립링실링부(440)는, 한 영역의 수용부(A)에 수용된 전도부(450)가 그 수용부(A)의 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 하는 동시에, 구획부(435)의 커버부(415) 내부에서의 회전이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 슬립링실링부(440)는 그 자체가 점성 유체로써 마모가 되지 않을 뿐 아니라, 커버부(415)와 구획부(435) 간의 마모를 일으키지 않으면서 구획부(435)와 커버부(415) 간의 접점을 실링할 수 있다. 이러한 슬립링실링부(440)는 커버부(415)와 커버부(415)의 내부를 회전하는 회전체인 구획부(435) 간의 마모 발생을 억제함으로써, 슬립링유닛(400)의 수명을 연장시킬 수 있다.

회전전극부(439)는 구획부(435), 좀 더 구체적으로는 회전판부(436)에 설치되되, 수용부(A)의 내부에서 전도부(450)와 접촉하며, 구획부(435)에 의해 구동축부(200)의 회전에 연동되어 회전된다. 이러한 회전전극부(439)는 수용부(A)에 수용된 전도부(450)와 연결부(300)를 전기적으로 연결한다.

본 실시예에 따르면, 복수 개의 수용부(A)에 배치되도록 각각 구비된 각각의 회전전극부(439)는, 구획돌기부(437)에 의해 수용부(A)의 내부에 절연된 전도부(450)를 연결부(300)와 전기적으로 연결하는 유일한 연결 수단이 된다.

이러한 각각의 회전전극부(439)는, 회전자부(100)의 각 극과 개별적으로 연결된다. 즉, 회전자부(100)의 한 극과 하나의 회전전극부(439)는 하나의 연결부(300)에 의해 개별적으로 연결되며, 회전자부(100)의 각 극은 그에 대응되는 개수의 연결부(300)에 의해 각 회전전극부(439)와 개별적으로 연결된다.

본 실시예에서, 복수 개의 회전전극부(439)는, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 회전판부(436) 상에서 서로 다른 방향으로 배치된다. 이와 같이 배치되는 복수 개의 회전전극부(439)는, 회전전극부(439) 서로 간에 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 복수 개의 회전전극부(439)와 연결부(300)를 연결하는 작업에 필요한 충분한 공간이 확보될 수 있도록 할 뿐 아니라, 각각의 회전전극부(439)와 연결되는 복수 개의 연결부(300) 간에 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 8을 참조하면, 본 실시예의 슬립링유닛(400)은 전극부(460)를 더 포함한다. 또한, 케이스부(410)는 주입부(420)를 더 포함한다.

주입부(420)는 커버부(415)에 형성된다. 주입부(420)는 커버부(415)에 관통되게 형성되어 수용부(A)를 커버부(415)의 외부와 연통시킨다. 이러한 주입부(420)는 전도부(450)를 형성하는 액체 상태의 전도성 금속을 수용부(A)의 내부로 주입시키기 위한 통로를 형성한다. 본 실시예에서, 주입부(420)는 수용부(A)의 개수에 대응되는 복수 개가 구비되는 것으로 예시된다.

전극부(460)는 본 실시예의 무접점 슬립링 모터(500)를 구동시키기 위한 전류를 공급하는 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 전극부(460)는 주입부(420)를 통해 수용부(A)로 삽입되어 전도부(450)와 전기적으로 연결된다.

이러한 전극부(460)는 주입부(420)를 개폐하는 한편, 그 일측이 슬립링유닛(400)의 외부에서 외부 전원과 전기적으로 연결되고, 수용부(A)로 삽입된 타측이 전도부(450)와 접촉하여 전도부(450)와 전기적으로 연결된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 작동상태를 보여주는 단면도이다.

이하, 도 5와 도 8 및 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 작용, 효과에 대하여 설명한다.

도 5 및 도 8을 참조하면, 주입부(420)는 전극부(460)가 주입부(420)에서 분리됨에 따라 개방되며, 전도부(450)를 형성하기 위한 액체 상태의 전도성 금속은 이처럼 개방된 주입부(420)를 통해 수용부(A)의 내부로 주입된다.

도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 액체 상태의 전도성 금속의 주입이 완료되어 수용부(A)의 내부에 전도부(450)가 형성되고, 전극부(460)가 전도부(450)와 전기적으로 연결되도록 주입부(420) 상에 설치되면, 본 실시예의 무접점 슬립링 모터(500)의 작동이 가능한 상태가 된다.

이러한 상태에서, 전류가 외부 전원(미도시)으로부터 전선(미도시)을 통해 공급되면, 이 전류는 전선을 매개로 외부 전원과 연결된 전극부(460)로 전달된다. 이처럼 전극부(460)로 전달되는 전류는, 전극부(460)와 전기적으로 연결된 전도부(450)로 전달된다.

본 실시예에 따르면, 전도부(450)는 회전자부(100)에 구비된 극의 개수에 대응되는 개수가 구비된다. 본 실시예에서는 회전자부(100)에 구비된 극의 개수와 전도부(450)의 개수가 5개인 것으로 예시되나. 이에 한정되는 것은 아니다.

각 전극부(460)와 개별적으로 연결된 전선을 통해 각 전극부(460)로 흐르는 전류는, 각 전극부(460)와 연결된 전도부(450)에 개별적으로 전달된다. 그리고, 각 전도부(450)로 전달된 전류는 각각 해당 전도부(450)와 연결된 회전전극부(439) 및 이와 연결된 각 연결부(300)를 통해 회전자부(100)의 각 극으로 개별적으로 전달된다.

이와 같이 전류가 전달되는 회전자부(100)의 각 극에는, 공급되는 전류의 극성에 따라 다른 극성의 자력이 형성된다. 이에 따라 회전자부(100)는 고정자부(150)의 자력과 회전자부(100)의 자력 간에 발생되는 반발 및 흡인력에 의해 회전된다. 이때, 회전자부(100)의 각 극으로 전달되는 전류의 극성이 적절히 변화되도록 조절하면, 회전자부(100)의 회전 성능 및 무접점 슬립링 모터(500)의 구동 성능을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.

한편, 상기와 같이 회전되는 회전자부(100)는 구동축부(200)를 회전시킨다. 이처럼 회전되는 구동축부(200)는, 구동축부(200)와 연결된 기계 장치(미도시)를 구동시키는 회전력을 제공하는 한편, 슬립링유닛(400)의 회전구획부(430)를 회전시키게 된다.

이처럼 구동축부(200)에 의해 회전되는 회전구획부(430)는, 회전자부(100)와 동일한 방향 및 속도로 회전하면서, 연결부(300)의 위치가 회전자부(100)의 위치에 연동되도록 연결부(300)를 지지한다. 이러한 회전구획부(430)는, 전도부(450)로 전달된 전류를 회전 중인 회전자부(100)로 안정적으로 전달하기 위한 매개체 역할을 한다.

또한, 상기와 같이 회전되는 회전구획부(430)는, 전도부(450)와 회전전극부(439) 간의 접촉을 매개로 전도부(450)와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에 따르면, 전도부(450)는 상온에서 액체 상태로 유지되는 전도성 금속, 전도성 페이스트 및 전도성 분말 중 적어도 어느 하나가 수용부(A)에 채워짐에 따라 형성되는 형태이므로, 결국 전극부(460)와 회전구획부(430) 간의 전기적 연결은 액체 상태의 전도성 금속이나 페이스트 또는 분말을 통해 이루어지는 것이 된다.

상기와 같이 전극부(460)와 회전구획부(430) 간을 전기적으로 연결하는 전도부(450)는, 전류를 안정적으로 전달하면서도 슬립링유닛(400)의 내부에서의 마찰 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.

즉, 전도부(450)는 전도성 액체로 형성되어 커버부(415)의 내부에서 구동축부(200) 및 회전구획부(430)의 회전으로부터 자유롭도록 구비되므로, 회전 상태의 회전구획부(430)와의 전기적인 연결을 안정적으로 유지하면서도, 커버부(415)와의 마찰을 발생시키기 않는다.

이러한 전도부(450)는, 회전 상태의 회전자부(100)에 전류를 전달하기 위해 슬립링유닛(400)의 내부에 구비되는 회전 구조체와 커버부(415)의 내벽 간의 마찰 면적이 현저히 감소되도록 한다.

이러한 구조에 의해 슬립링유닛(400)은 그 내부에서의 마찰 발생이 현저히 감소되므로, 구동축부(200)의 회전력이 슬립링유닛(400) 내부에서 발생되는 마찰로 인해 감소되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

이와 같은 슬립링유닛(400)을 구비하는 본 실시예의 무접점 슬립링 모터(500)는, 구동축부(200)의 회전력이 마찰로 인해 감소되는 것을 억제함으로써, 그 구동 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예의 무접점 슬립링 모터(500)는, 전도부(450)가 동심원 형태로 배치되어 슬립링유닛(400)의 길이가 감소될 수 있도록 함으로써, 컴팩트한 외관을 제공하고, 설치 장소의 제약이 적은 이점이 있다.

또한, 본 실시예의 무접점 슬립링 모터(500)는, 브러쉬 없이 회전자부(100)에 전류를 공급할 수 있으므로, 정류자와 브러쉬 간에 발생되는 스파크에 의한 노이즈 발생이 방지될 뿐 아니라, 브러쉬 마모로 인한 모터 수명 한계를 극복할 수 있다.

또한, 본 실시예의 무접점 슬립링 모터(500)는, 브러쉬 마모에 의한 카본 입자가 발생되지 않으므로, 고전압용 모터에 적용될 경우에도 쇼트가 발생될 우려가 없으며, 카본 입자에 의해 베어링부(470)가 손상될 우려가 없는 이점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 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 : 회전자부 200 : 구동축부
300 : 연결부 400 : 슬립링유닛
405 : 수용부 410 : 케이스부
411 : 모터케이스부 415 : 커버부
416 : 커버돌기부 417 : 실링홈부
420 : 주입부 430 : 회전구획부
431 : 결합축부 431a : 본체부
431b : 관통홀부 431c : 결합돌기부
435 : 구획부 436 : 회전판부
436a : 결합홈부 437 : 구획돌기부
439 : 회전전극부 440 : 슬립링실링부
450 : 전도부 460 : 전극부
470 : 베어링 500 : 무접점 슬립링 모터

Claims (13)

1. 공급되는 전류의 극성에 따라 극성이 변화되면서 회전되는 회전자부; 상기 회전자부의 회전에 연동되어 회전되는 구동축부; 상기 구동축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 회전자부와 전기적으로 연결되는 연결부; 및 상기 연결부와 전기적으로 연결되며, 상기 연결부의 위치가 상기 회전자부의 위치에 연동되도록 상기 연결부를 지지하는 슬립링유닛을 포함하고,
   상기 슬립링유닛은, 공간부가 형성되는 케이스부; 상기 공간부에 수용되어 상기 연결부와 전기적으로 연결되며, 상기 공간부에 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 회전구획부; 및 상기 수용부에 수용되어 상기 회전구획부와 전기적으로 연결되는 전도부를 포함하며,
   상기 회전구획부는, 상기 연결부가 설치되며, 상기 연결부의 위치가 상기 회전자부의 위치에 연동되도록 상기 구동축부의 회전에 연동되어 회전되는 결합축부; 상기 결합축부에 의해 상기 구동축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 구획부; 및 상기 구획부에 의해 상기 구동축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 수용부에 수용된 상기 전도부와 상기 연결부를 전기적으로 연결하는 회전전극부를 포함하고,
   상기 구획부는,
   상기 결합축부와 결합되어 상기 구동축부의 회전에 연동되는 회전판부; 및
   상기 회전판부에 상기 구동축부의 길이 방향으로 돌출되게 형성되어 상기 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 구획돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전도부는, 전도성 물질의 유체와, 전도성 페이스트 및 전도성 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 슬립링유닛은, 상기 케이스부에 관통되게 형성되어 상기 수용부를 상기 케이스부의 외부와 연통시키는 주입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 슬립링유닛은, 외부 전원과 전기적으로 연결되며, 상기 주입부를 통해 상기 수용부로 삽입되어 상기 전도부와 전기적으로 연결되는 전극부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 구획돌기부는 동심원을 이루도록 상기 구동축부의 직경 방향을 따라 복수 개가 배치되고;
   복수 개의 상기 구획돌기부는, 상기 공간부에 상기 구동축부의 직경 방향을 따라 복수 개의 상기 수용부가 동심원을 이루며 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 케이스부는,
   상기 회전자부를 수용하는 모터케이스부; 및
   내부에 상기 공간부가 형성되도록 상기 모터케이스부에 결합되며, 상기 구획돌기부가 회전 가능하게 결합되는 커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 커버부는, 상기 구동축부의 길이 방향으로 돌출되게 형성되어 상기 구획돌기부의 회전이 가능하도록 상기 구획돌기부에 맞물리는 커버돌기부를 포함하고;
   상기 수용부는, 상기 회전판부와 상기 구획돌기부 및 상기 커버돌기부에 의해 둘러싸인 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 슬립링유닛은, 상기 구획돌기부와 상기 커버돌기부 간의 접점을 실링하는 슬립링실링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 커버부에는, 상기 커버부와 상기 구획부의 사이에 실링수용부가 형성되도록 상기 구획돌기부가 삽입되는 실링홈부가 형성되고;
    상기 슬립링실링부는, 상기 실링수용부에 수용되어 상기 구획돌기부와 접촉되는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 슬립링실링부는, 점성 유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 결합축부는, 상기 회전판부 측으로 돌출되게 형성되는 결합돌기부를 포함하고;
    상기 회전판부는, 상기 결합돌기부가 끼움 결합되도록 오목하게 형성되는 결합홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.

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