KR101454019B1 - 무접점 슬립링 모터 - Google Patents

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KR101454019B1
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동아전장주식회사
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Abstract

무접점 슬립링 모터에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 공급되는 전류의 극성에 따라 극성이 변화되는 정류자를 구비하며, 정류자의 극성 변화에 따라 회전되는 회전자부와; 회전자부의 회전에 연동되어 회전되며, 정류자와 전기적으로 연결되는 회로기판부와; 외부 전원과 연결되어 회로기판부에 전류를 공급하는 커넥터부; 및 커넥터부를 회전되는 회로기판부와 전기적으로 연결하는 슬립링유닛을 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 변화되는 정류자를 구비하며, 상기 정류자의 극성 변화에 따라 회전되는 회전자부와; 상기 회전자부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 정류자와 전기적으로 연결되는 회로기판부와; 외부 전원과 연결되어 상기 회로기판부에 전류를 공급하는 커넥터부; 및 회전되는 상기 회로기판부를 상기 커넥터부에 전기적으로 연결하는 슬립링유닛을 포함한다.
또한, 상기 슬립링유닛은, 공간부가 형성되는 케이스부와; 상기 공간부에 수용되어 상기 회로기판부와 전기적으로 연결되며, 상기 공간부에 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 회전구획부; 및 상기 수용부에 수용되어 상기 회전구획부와 전기적으로 연결되는 전도부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전구획부는, 상기 회로기판부의 회전에 연동되어 회전되는 결합축부와; 상기 결합축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 구획부; 및 상기 결합축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 수용부에 수용된 전도부와 상기 회로기판부를 전기적으로 연결하는 회전전극부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구획부는, 상기 결합축부의 길이 방향을 따라 복수 개가 배치되고; 상기 수용부는, 복수 개의 상기 구획부에 의해 구획되는 제1수용부 및 제2수용부를 포함하며; 상기 전도부는, 상기 제1수용부에 수용되는 제1전도부 및 상기 제2수용부에 수용되는 제2전도부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 커넥터부는, 상기 외부 전원과 연결되어 상기 제1전도부에 전류를 전달하는 제1커넥터부 및 상기 외부 전원과 연결되어 상기 제1커넥터부와 다른 극성의 전류를 상기 제2전도부에 전달하는 제2커넥터부를 포함하고; 상기 회전전극부는, 상기 제1전도부와 상기 회로기판부를 전기적으로 연결하는 제1회전전극부 및 상기 제2전도부와 상기 회로기판부를 전기적으로 연결하는 제2회전전극부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회로기판부는, 상기 회전자부와 상기 회전구획부 사이에 구비되며, 상기 회전자부의 회전에 연동되어 회전되는 기판부와; 상기 기판부에 구비되어 상기 회전전극부와 전기적으로 연결되는 제1연결부와; 상기 기판부에 구비되어 상기 제1연결부와 상기 정류자를 전기적으로 연결하는 제2연결부; 및 상기 제1연결부로부터 상기 제2연결부로 전달되는 전류의 흐름을 제어하는 회로부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬립링유닛은, 상기 구획부와 상기 케이스부 간의 접점을 실링하는 슬립링실링부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도부는, 전도성 물질의 유체와, 전도성 페이스트 및 전도성 분말 중 적어도 어느 하나를 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 컴팩트한 외관을 제공하고 설치 장소의 제약이 적을 뿐 아니라, 케이스부와 회전구획부간의 접점이 적어 슬립링유닛 내부에서의 마찰 발생이 현저히 감소되며, 정류자의 개수가 다른 여러 종류의 모터 사양에 적용될 수 있어 호환성이 높은 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 없는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 구조를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 무접점 슬립링 모터의 내부를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 무접점 슬립링 모터의 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 무접점 슬립링 모터의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 5의 "Ⅵ" 부분을 확대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 작동상태를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 7의 "Ⅷ" 부분을 확대한 도면이다.
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 도 1에 도시된 무접점 슬립링 모터의 내부를 보여주는 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 무접점 슬립링 모터의 구조를 보여주는 분해 사시도이다. 또한, 도 4는 도 1에 도시된 무접점 슬립링 모터의 구성을 보여주는 구성도이고, 도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 단면도이며, 도 6은 도 5의 "Ⅵ" 부분을 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터(500)는, 회전자부(100)와, 회로기판부(200)와, 커넥터부(300) 및 슬립링유닛 슬립링유닛(400)을 포함한다.
회전자부(100)는 모터케이스부(105)에 내장된다. 모터케이스부(105)에 내장된다. 모터케이스부(105)에는 고정자부(10)가 구비되며, 고정자부(10)는 모터케이스부(105)의 내벽에 고정 설치된다. 고정자부(10)는 서로 다른 극성의 자력을 형성하도록 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 영구자석을 포함하여 이루어진다.
회전자부(100)는 고정자부(10)의 내측으로 배치되고, 공급되는 전류의 극성에 따라 다른 극성의 자력을 형성하는 정류자(110)를 구비한다. 이러한 회전자부(100)는 고정자부(10)의 자력과 정류자(110)의 자력 간에 발생되는 반발 및 흡인력에 의해 회전된다.
상기와 같이 회전되는 회전자부(100)는 구동축부(150)를 회전시킨다. 본 실시예에서, 구동축부(150)는 회전자부(100)의 회전 중심부에 결합되며, 회전자부(100)의 회전에 연동되어 그 길이 방향 축을 중심으로 회전되는 것으로 예시된다.
회로기판부(200)는 회전자부(100)의 회전에 연동되어 회전되며, 정류자(110)와 전기적으로 연결된다. 그리고 커넥터부(300)는 외부 전원(1)과 연결되어 회로기판부(200)에 전류를 공급한다. 회로기판부(200) 및 커넥터부(300)의 상세 구조 및 작용은 후술하기로 한다.
슬립링유닛(400)은 커넥터부(300)를 회전되는 회로기판부(200)와 전기적으로 연결한다. 이러한 슬립링유닛(400)은, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 케이스부(410)와, 회전구획부(420) 및 전도부(430,440)를 포함한다.
케이스부(410)는 슬립링유닛(400)의 외관을 형성하며, 회전구획부(420) 및 전도부(430,440)를 내부에 수용한다. 케이스부(410)의 내부에는 회전구획부(420) 및 전도부(430,440)가 수용되는 공간부(부호생략)가 형성된다.
본 실시예에서, 케이스부(410)는 모터케이스부(105)와 분리 가능하게 결합되는 형태인 것으로 예시된다. 다른 예로서, 케이스부(410)는 모터케이스부(105)와 일체로 형성된 형태일 수도 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 회전구획부(420)는 케이스부(410) 내부의 공간부에 수용되어 회로기판부(200)와 전기적으로 연결되며, 공간부에 수용부(A,B)가 형성되도록 공간부를 구획한다. 이러한 회전구획부(420)는 결합축부(421)와, 구획부(423) 및 회전전극부(425,426)를 포함한다.
결합축부(421)는 회로기판부(200)의 회전에 연동되어 회전된다. 본 실시예에서, 결합축부(421)는 그 중심부가 구동축부(150)에 결합되는 것으로 예시된다. 이러한 결합축부(421)는 구동축부(150)를 회전 중심축으로 하여 구동축부(150)의 회전에 의해 회전됨으로써 회로기판부(200)의 회전에 연동되어 회전된다.
구획부(423)는 결합축부(421)에 의해 회로기판부(200)의 회전에 연동되어 회전된다. 이러한 구획부(423)는 결합축부(421)의 외측으로 연장되게 형성된다. 본 실시예에서, 구획부(423)는 외주면의 형상이 케이스부(410)의 내주면의 형상에 대응되는 원판 형상으로 형성되는 것으로 예시된다.
상기와 같은 구획부(423)는 수용부(A,B)가 형성되도록 공간부를 구획한다. 즉, 구획부(423)는 구동축부(200)의 길이 방향과 직교되는 방향으로 공간부를 구획함으로써, 수용부(A,B)에 해당되는 영역이 공간부의 내부에 구획되도록 한다.
본 실시예에 따르면, 구획부(423)는 결합축부(421)의 길이 방향, 바꾸어 말하면 구동축부(150)의 길이 방향을 따라 복수 개가 배치된다. 이에 따르면, 복수 개의 구획부(423)는 구동축부(150)의 길이 방향을 따라 복수 개의 수용부(A,B)가 형성되도록 공간부를 구획하게 된다.
복수 개의 구획부(423)는 구동축부(150)의 길이 방향으로 서로 이격되게 배치되며, 수용부(A,B)는 이와 같이 이격된 구획부(423)와 구획부(423) 사이의 공간에 형성된다.
본 실시예에서, 수용부(A,B)는 구획부(423)에 의해 구획되는 제1수용부(A)와 제2수용부(B)를 포함하는 것으로 예시된다. 이러한 제1수용부(A)와 제2수용부(B)의 사이는 구획부(423)에 의해 구획되어 서로 연결되지 않도록 차단된다.
상기와 같이 형성되는 수용부(A,B)에는 전도부(430,440)가 수용된다. 전도부(430,440)는 수용부(A,B)에 수용되어 회전구획부(420)와 전기적으로 연결된다. 전도부(430,440)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(430,440)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(430,440)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, 전도부(430,440)는 제1전도부(430)와 제2전도부(440)를 포함한다. 제1전도부(430)는 제1수용부(A)에 수용되고, 제2전도부(430)는 제2수용부(B)에 수용된다.
또한, 제1전도부(430)와 제2전도부(440) 간을 구획하는 구획부(423) 및 이를 포함하는 회전구획부(420)는 절연성 재질로 형성된다. 이에 따라 제1전도부(430)와 제2전도부(440) 사이는 회전구획부(420)에 의해 절연된다.
아울러, 본 실시예의 슬립링유닛(400)은, 슬립링실링부(450)를 더 포함할 수 있다. 슬립링실링부(450)는 절연성 재질로 형성되며, 케이스부(410)와 회전구획부(420) 사이에 설치되어 케이스부(410)와 구획부(423) 간의 접점을 실링(Sealing)한다.
이러한 슬립링실링부(450)는 각 수용부(A,B)에 수용된 전도부(430,440)가 그 수용부(A,B)의 외부로 유출되는 것을 방지하면서, 회전구획부(420)의 케이스부(410) 내부에서의 회전이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
상기와 같은 슬립링유닛(400)에는 커넥터부(300)가 연결된다. 커넥터부(300)는 슬립링유닛(400)과 전기적으로 연결되어 회로기판부(200)에 전류를 공급한다. 이러한 커넥터부(300)는 제1커넥터부(310)와 제2커넥터부(320)를 포함한다.
제1커넥터부(310)는 케이스부(410) 상에 설치되며, 외부 전원(1)과 연결되어 제1전도부(430)에 전류를 전달한다. 제1커넥터부(310)의 일측은 케이스부(410)의 외부로 노출되어 외부 전원(1)과 연결될 수 있도록 구비되며, 제1커넥터부(310)의 타측은 케이스부(410)를 관통하여 제1전도부(430)와 접촉될 수 있도록 제1수용부(A)의 내부로 노출된다.
제2커넥터부(320)는 제1커넥터부(310)와 분리 배치되도록 케이스부(410) 상에 설치되며, 외부 전원(1)과 연결되어 제1커넥터부(310)와 다른 극성의 전류를 제2전도부(440)에 전달한다. 제2커넥터부(320)의 일측은 케이스부(410)의 외부로 노출되어 외부 전원(1)과 연결될 수 있도록 구비되며, 제2커넥터부(320)의 타측은 케이스부(410)를 관통하여 제2전도부(440)와 접촉될 수 있도록 제2수용부(B)의 내부로 노출된다.
상기한 바와 같은 제1커넥터부(310)와 제2커넥터부(320)는 서로 다른 극성의 전류를 전달하도록 구비된다. 예를 들어 외부 전원(1)이 직류를 인가하는 경우, 제1커넥터부(310)와 제2커넥터부(320) 중 어느 하나는 양극, 다른 하나는 음극 전류를 전달하도록 구비된다. 또한 외부 전원(1)이 교류를 인가하는 경우, 제1커넥터부(310)와 제2커넥터부(320)는 시간에 따라 변화되는 극성이 서로 반대 극성인 전류를 전달하도록 구비된다.
한편, 상기와 같이 각 전도부(430,440)로 전달된 전류는 회전전극부(425,426)에 의해 회로기판부(200)로 전달된다. 회전전극부(425,426)는 결합축부(421)에 의해 회로기판부(200)의 회전에 연동되어 회전되며, 각 수용부(A,B)에 수용된 각 전도부(430,440)와 회로기판부(200)를 전기적으로 각각 연결한다. 본 실시예에서, 회전전극부(425,426)는 제1회전전극부(425)와 제2회전전극부(426)를 포함하는 것으로 예시된다.
제1회전전극부(425)는 회전구획부(420), 좀 더 구체적으로는 결합축부(421) 상에 설치되되, 제1수용부(A)의 내부에서 제1전도부(430)와 접촉되며, 결합축부(421)에 의해 인쇄회로기판부(200)의 회전에 연동되어 회전된다. 이러한 제1회전전극부(425)는 제1수용부(A)에 수용된 제1전도부(430)와 인쇄회로기판부(200)를 전기적으로 연결한다.
제2회전전극부(426)는 제1회전전극부(425)와 마찬가지로 결합축부(421) 상에 설치되되, 제2수용부(B)의 내부에서 제2전도부(440)와 접촉되며, 결합축부(421)에 의해 인쇄회로기판부(200)의 회전에 연동되어 회전된다. 이러한 제2회전전극부(426)는 제2수용부(B)에 수용된 제2전도부(440)와 인쇄회로기판부(200)를 전기적으로 연결한다.
본 실시예에 따르면, 각각의 회전전극부(425,426)는 제1전도부(430)와 인쇄회로기판부(200) 간, 제2전도부(440)와 인쇄회로기판부(200) 간을 각각 독립적으로 연결하며, 결합축부(421) 및 구획부(423)에 의해 각 수용부(A,B)의 내부에 각각 절연된 각 전도부(430,440)를 인쇄회로기판부(200)와 전기적으로 연결하는 유일한 연결 수단이 된다.
상기와 같은 회전전극부(425,426)에 의해 전도부(430,440)와 전기적으로 연결되는 회로기판부(200)는, 기판부(210)와, 제1연결부(220)와, 제2연결부(230) 및 회로부(240)를 포함한다.
기판부(210)는 회전자부(100)와 슬립링유닛(400), 좀 더 구체적으로는 회전자부(100)와 후술할 회전구획부(420) 사이에 구비된다. 이러한 기판부(210)는 구동축부(150) 또는 회전구획부(420) 중 적어도 어느 하나와 결합됨으로써 회전자부(100)의 회전에 연동되어 회전된다.
제1연결부(220)는 기판부(210)에 구비되어 회전전극부(425,426)와 전기적으로 연결된다. 제1연결부(220)는 회전전극부(425,426)의 개수와 대응되는 복수 개가 구비되어 각 회전전극부(425,426)와 각각 전기적으로 연결된다.
본 실시예에서, 제1연결부(220)는 회전구획부(420)와 마주보는 기판부(210)의 일측면의 두 부분에 구비되며, 각각의 제1연결부(220)는 제1회전전극부(425) 및 제2회전전극부(426)와 각각 독립적으로 연결되는 것으로 예시된다. 일례로서, 제1연결부(220)는 각 회전전극부(425,426)가 각 제1연결부(220)와 끼움 결합되는 형태로 회전전극부(425,426)와 연결될 수 있다. 이와 같이 회전전극부(425,426)와 전기적으로 연결되는 제1연결부(220)는, 후술할 회로부(240)와 전기적으로 연결된다.
제2연결부(230)는 기판부(210)에 구비되어 제1연결부(220)와 정류자(110)를 전기적으로 연결한다. 이러한 제2연결부(230)는 정류자(110)의 개수에 대응되는 복수 개가 구비된다. 본 실시예에서, 각각의 제2연결부(230)는 정류자(110)와 마주보는 기판부(210)의 타측면에 구비되며, 기판부(210)에 끼움 결합되는 형태로 기판부(210)에 설치되는 것으로 예시된다.
상기와 같은 각각의 제2연결부(230)는, 기판부(210) 상에 설치되어 회로부(240)와 전기적으로 연결되며, 각 정류자(110)와 각각 접촉되어 전기적으로 연결된다.
이러한 각각의 제2연결부(230)는 각 정류자(110)와 개별적으로 연결된다. 즉, 회전자부(100)의 한 극에 해당되는 각 정류자(110)와 회로기판부(200)는 하나의 제2연결부(230)에 의해 개별적으로 연결되며, 복수 개의 정류자(110)는 그에 대응되는 개수의 제2연결부(230)에 의해 회로기판부(200)의 회로부(240)와 개별적으로 연결된다.
회로부(240)는 제1연결부(220)로부터 제2연결부(230)로 전달되는 전류의 극성을 조절한다. 회로부(240)는, 제1연결부(220) 및 제2연결부(230)와 전기적으로 연결되며, 제1연결부(220)를 통해 전달되는 전류의 흐름이 각 제2연결부(230)로 각각 분배되도록 전류의 흐름을 제어한다.
이러한 회로부(240)는 각 제1연결부(220)를 통해 전달되는 양극 전류와 음극 전류의 흐름이 각 제2연결부(230)로 각각 분배되도록 전류의 흐름을 제어하여, 각 제2연결부(230)와 연결된 각각의 정류자(110)가 공급되는 전류의 극성에 따라 다른 극성의 자력을 형성하도록 유도함으로써, 회전자부(100)가 고정자부(10)의 자력과 정류자(110)의 자력 간에 발생되는 반발 및 흡인력에 의해 회전되도록 한다.
이와 같은 회로부(240)의 전류 흐름 제어는 당업자가 충분히 구현할 수 있는 사항이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 작동상태를 보여주는 단면도이고, 도 8은 도 7의 "Ⅷ" 부분을 확대한 도면이다.
이하, 도 4, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 무접점 슬립링 모터의 작용, 효과에 대하여 설명한다.
도 4, 도 7 및 도 8을 참조하면, 커넥터부(300)는 외부 전원(1)과 연결된 소켓(미도시) 등을 통해 외부 전원(1)과 연결될 수 있으며, 이와 같이 커넥터부(300)가 외부 전원(1)과 연결된 상태에서 외부 전원(1)으로부터 전류가 공급되면, 이 전류는 커넥터부(300)를 매개로 전도부(430,440)로 전달된다.
이때, 제1커넥터부(310)를 통해 공급되는 전류는 제1전도부(430)로, 제2커넥터부(320)를 통해 공급되는 제2전도부(440)로 각각 개별적으로 전달된다. 그리고, 각 전도부(430,440)로 전달된 전류는 각각 해당 전도부(430,440)와 연결된 회전전극부(425,426) 및 이와 각각 연결된 제1연결부(220)를 통해 회로기판부(200)로 각각 개별적으로 전달된다.
상기와 같이 회로기판부(200)로 전달되는 극성을 달리하는 각 전류는, 각 정류자(110)와 전기적으로 연결되는 각 제2연결부(230)로 각각 전달되되, 회로부(240)에 의해 각 제2연결부(230)로 각각 분배되도록 그 흐름이 제어되어 각 정류자(110)에 개별적으로 전달된다.
이와 같이 전류가 전달되는 각 정류자(110)에는, 공급되는 전류의 극성에 따라 다른 극성의 자력이 형성된다. 이에 따라 회전자부(100)는 고정자부(10)의 자력과 회전자부(100)의 각 정류자(110)의 자력 간에 발생되는 반발 및 흡인력에 의해 회전된다. 이때, 회전자부(100)의 각 정류자(110)로 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(150)를 회전시킨다. 이처럼 회전되는 구동축부(150)는, 구동축부(150)와 연결된 기계 장치(미도시)를 구동시키는 회전력을 제공하는 한편, 회로기판부(200) 및 회전구획부(420)를 회전시키게 된다.
이처럼 구동축부(150)에 의해 회전되는 회로기판부(200) 및 회전구획부(420)는, 회전자부(100)와 동일한 방향 및 속도로 회전하면서, 전도부(430,440)로 전달된 전류를 회전 중인 회전자부(100)로 안정적으로 전달하기 위한 매개체 역할을 한다.
또한, 상기와 같이 회전되는 회전구획부(410)는, 전도부(430,440)와 회전전극부(425,426) 간의 접촉을 매개로 전도부(430,440)와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에 따르면, 전도부(430,440)는 상온에서 액체 상태로 유지되는 전도성 금속, 전도성 페이스트 및 전도성 분말 중 적어도 어느 하나가 수용부(A,B)에 채워짐에 따라 형성되는 형태이므로, 결국 전도부(430,440)와 회전구획부(425,426) 간의 전기적 연결은 액체 상태의 전도성 금속이나 페이스트 또는 분말을 통해 이루어지는 것이 된다.
상기와 같이 커넥터부(300)와 회전구획부(420) 간을 전기적으로 연결하는 전도부(430,440)는, 전류를 안정적으로 전달하면서도 슬립링유닛(400)의 내부에서의 마찰 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.
즉, 전도부(430,440)는 케이스부(410)의 내부에서 구동축부(150) 및 회전구획부(420)의 회전으로부터 자유롭도록 구비되므로, 회전 상태의 회전구획부(420)와의 전기적인 연결을 안정적으로 유지하면서도, 케이스부(410)와의 마찰을 발생시키기 않는다.
이러한 전도부(430,440)는, 회전 상태의 회전자부(100)에 전류를 전달하기 위해 슬립링유닛(400)의 내부에 구비되는 회전 구조체와 케이스부(410)의 내벽 간의 마찰 면적이 현저히 감소되도록 한다.
이러한 구조에 의해 슬립링유닛(400)은 그 내부에서의 마찰 발생이 현저히 감소되므로, 구동축부(150)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(150)의 회전력이 마찰로 인해 감소되는 것을 억제함으로써, 그 구동 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 무접점 슬립링 모터(500)는, 전도부(430,440)를 통해 전달되는 전류를 회로기판부(200)가 각 정류자(110)에 분배하는 구조를 취함으로써, 정류자(110)의 개수와 상관없이 제1전도부(430)와 제2전도부(440), 즉 두 부분의 전도부(430,440)만으로 회전자부(100)에 전류를 안정적으로 공급할 수 있다.
이러한 본 실시예의 무접점 슬립링 모터(500)는, 슬립링유닛(400)의 길이가 감소될 수 있도록 함으로써 컴팩트한 외관을 제공하고 설치 장소의 제약이 적을 뿐 아니라, 케이스부(410)와 회전구획부(420) 간의 접점이 적어 슬립링유닛(400) 내부에서의 마찰 발생이 현저히 감소되며, 정류자(110)의 개수가 다른 여러 종류의 모터 사양에 적용될 수 있어 호환성이 높은 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.
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 110 : 정류자
150 : 구동축부 200 : 회로기판부
210 : 기판부 220 : 제1연결부
230 : 제2연결부 240 : 회로부
300 : 커넥터부 310 : 제1커넥터부
320 : 제2커넥터부 400 : 슬립링유닛
410 : 케이스부 420 : 회전구획부
421 : 결합축부 423 : 구획부
425 : 제1회전전극부 426 : 제2회전전극부
430 : 제1전도부 440 : 제2전도부
450 : 슬립링실링부 500 : 무접점 슬립링 모터

Claims (8)

  1. 공급되는 전류의 극성에 따라 극성이 변화되는 정류자를 구비하며, 상기 정류자의 극성 변화에 따라 회전되는 회전자부; 상기 회전자부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 정류자와 전기적으로 연결되는 회로기판부; 외부 전원과 연결되어 상기 회로기판부에 전류를 공급하는 커넥터부; 및 회전되는 상기 회로기판부를 상기 커넥터부에 전기적으로 연결하는 슬립링유닛을 포함하고,
    상기 슬립링유닛은, 공간부가 형성되는 케이스부; 상기 공간부에 수용되어 상기 회로기판부와 전기적으로 연결되며, 상기 공간부에 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 회전구획부; 및 상기 수용부에 수용되어 상기 회전구획부와 전기적으로 연결되는 전도부를 포함하며,
    상기 회전구획부는, 상기 회로기판부의 회전에 연동되어 회전되는 결합축부; 상기 결합축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 수용부가 형성되도록 상기 공간부를 구획하는 구획부; 및 상기 결합축부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 수용부에 수용된 전도부와 상기 회로기판부를 전기적으로 연결하는 회전전극부를 포함하고,
    상기 구획부는, 상기 결합축부의 길이 방향을 따라 복수 개가 배치되고;
    상기 수용부는, 복수 개의 상기 구획부에 의해 구획되는 제1수용부 및 제2수용부를 포함하며;
    상기 전도부는, 상기 제1수용부에 수용되는 제1전도부 및 상기 제2수용부에 수용되는 제2전도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터부는, 상기 외부 전원과 연결되어 상기 제1전도부에 전류를 전달하는 제1커넥터부 및 상기 외부 전원과 연결되어 상기 제1커넥터부와 다른 극성의 전류를 상기 제2전도부에 전달하는 제2커넥터부를 포함하고;
    상기 회전전극부는, 상기 제1전도부와 상기 회로기판부를 전기적으로 연결하는 제1회전전극부 및 상기 제2전도부와 상기 회로기판부를 전기적으로 연결하는 제2회전전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회로기판부는,
    상기 회전자부와 상기 회전구획부 사이에 구비되며, 상기 회전자부의 회전에 연동되어 회전되는 기판부;
    상기 기판부에 구비되어 상기 회전전극부와 전기적으로 연결되는 제1연결부;
    상기 기판부에 구비되어 상기 제1연결부와 상기 정류자를 전기적으로 연결하는 제2연결부; 및
    상기 제1연결부로부터 상기 제2연결부로 전달되는 전류의 흐름을 제어하는 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 슬립링유닛은, 상기 구획부와 상기 케이스부 간의 접점을 실링하는 슬립링실링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전도부는, 전도성 물질의 유체와, 전도성 페이스트 및 전도성 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 슬립링 모터.
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