KR101551141B1 - 직류전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직류전동기에 관한 것으로서, 프런트커버(101)와 보디프레임(102), 리어커버(103)로 구성되는 케이스(1)와, 자력을 발생하도록 상기 케이스 내부에 설치하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시와, 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)과, 상기 리어커버(103) 상부에 설치하는 하우징(104)과, 상기 하우징(104) 내부에 설치하는 홀더베이스(105)와, 상기 홀더베이스(105)와 결합하는 브러시홀더(106)를 포함하여 구성함으로써 구조를 간소화하여 제품 생산성이 향상되고, 노이즈필터(107)를 더 구비하여 전기적 노이즈를 방지함으로써 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

직류전동기 {DC motor}

본 발명은 직류전동기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 직류전동기의 구조를 간소화하여 제품 생산성과 품질을 향상시킬 수 있게 한 직류전동기에 관한 것이다.

전동기(Electric motor)란 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 역학적 에너지로 바꾸는 장치로서 일반적으로 모터(motor)를 말한다.

전동기는 전원의 종류에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되며, 교류전동기는 다시 3상 교류용과 단상교류용으로 구분된다.

직류 전동기란, 직류전류로 회전을 일으키는 장치로서 회전자(rotor, 回轉子)와 고정자(stator, 固定子)로 구성되어 있다.

회전자는 일반적으로 전기자라고도 부르는데 전기자(armature)와 정류자(commutator) 그리고 브러시(brush)로 구성되어 있다.

정류자는 전기자 권선과 결합되어 있는 기계적 장치이며, 위치에 관계없이 동일한 방향으로 전기자 전류가 항상 순환되도록 한다. 즉, 전기자를 계속해서 회전시키기 위해서는 전기자가 180도 회전할 때마다 공급되는 직류의 방향을 전환시켜 동일 방향의 토크를 계속 얻도록 해야 하며, 이러한 역할을 하는 것이 정류자와 브러시이다.

공급되는 직류가 브러시를 거쳐 전기자 권선을 흐르면 전기자의 각 코일 내에서 교류로 전환된다.

고정자는 계자극(field poles)과 프래임(frame)으로 구성되어 있으며 극당 1개 이상의 권선을 갖고 있다.

한편, 일반적인 직류전동기는 첨부도면 도 5와 같이 프런트커버(101)와 보디프레임(102), 리어커버(103)로 구성되는 케이스(1)의 내부에 자석(magnet)으로 이루어져서 자력을 발생하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시와, 상기 정류자(3)에 인가되는 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)의 양단부에서 샤프트(5)를 회전하도록 지지하기 위한 베어링(7)을 구비한다.

공개특허공보 특1983-0008446호 공개특허공보 제10-2014-0007094호

상술한 바와 같은 종래의 직류전동기는 샤프트에 의해 회전하는 정류자와 접촉하는 브러시를 통해 정류자에 직류전원을 안정적으로 공급하기 위하여 정류자와 직각으로 밀착하도록 브러시를 안내하는 브러시홀더를 케이스 내부에 설치하고, 브러시가 정류자에 탄력적으로 밀착하도록 브러시를 브러시홀더 내부에서 코일스프링으로 탄설하게 된다.

또한, 정류자와 접촉하는 브러시를 통해 정류자에 직류전원을 공급하기 위하여 리드선의 일단부를 상기 브러시에 전기적으로 연결하거나, 브러시홀더를 도체로 형성하여 리드선의 일단부를 상기 브러시홀더에 전기적으로 연결하고, 리드선의 타단부는 케이스에 형성되는 배출공을 통해 외부로 배출함으로써 그 리드선을 전원공급부와 전기적으로 연결하여 직류전원을 공급하게 된다.

그런데 상기와 같은 종래의 직류전동기는 브러시나 브러시홀더에 전기적으로 연결되는 리드선을 케이스의 배출공을 통해 외부로 배출하는 과정에서 회전자와의 간섭을 피하기 위하여 조립 과정에서 리드선의 위치에 주의를 기울여야 하고, 리드선이 배출되는 배출공을 통해 외부에서 직류전동기 내부로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 별도의 마감재를 이용해 배출공을 막아주어야 하는 번거로움이 있다.

또한, 일부 직류전동기는 케이스 내부에 인쇄회로기판을 설치하고, 그 인쇄회로기판에 전기부품을 설치하는 경우도 있는데, 그 같은 경우에는 케이스 내부로 투입된 리드선을 별도 고정한 후, 고정된 리드선과 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하기 위하여 납땜 작업 등을 수행함으로써 그에 따른 조립 과정이 번거롭고, 복잡하여 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 상기 리드선을 인쇄회로기판이나 브러시홀더 등에 전기적으로 연결하기 위해서는 주로 납땜 방식을 이용하게 되는데, 납땜 방식이 전기적 연결 방식으로 보편적이긴 하나, 결합강도는 뛰어나지 않기 때문에 직류발전기를 사용하는 과정에서 리드선이 외부에서 작용하는 힘에 의해 강하게 당겨지면, 납땜 방식으로 인쇄회로기판이나 브러시홀더 등에 부착된 리드선의 일단부가 떨어지면서 직류전동기의 작동 불능이 쉽게 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 직류전동기는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 프런트커버(101)와 보디프레임(102), 리어커버(103)로 구성되는 케이스(1)와, 자력을 발생하도록 상기 케이스 내부에 설치하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시와, 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)을 구비한 직류전동기에 있어서,

중심부에 베어링설치부(103b)를 형성하고, 가장자리에 다수의 결합홈(103a)을 형성한 리어커버(103)와;

내부를 벽체로 구획하여 브러시설치부(104a)와, 부품설치부(104b)를 각각 대칭으로 형성하고, 상기 브러시설치부(104a)에는 제1결합공(104c)과 통공부(104d)를 각각 형성하며, 저면으로 돌출 형성된 결합돌부(104e)를 상기 리어커버(103)의 결합홈(103a)에 끼워서 결합하는 하우징(104)과;

상기 하우징(104)의 제1결합공(104c)에 결합하는 제1결합편(105a)과, 상기 통공부(104d)를 관통하여 저면으로 노출되는 터미널(105b)을 하향으로 형성하고, 다수의 제2결합공(105c)을 형성하여 상기 브러시설치부(104a)에 설치하는 금속재 홀더베이스(105)와;

상기 제2결합공(105c)에 결합하는 제2결합편(106a)를 형성하고, 내부에는 코일스프링(402)과 브러시를 삽입 설치하여 상기 홀더베이스(105) 상부에 결합하는 금속재 브러시홀더(106)를 포함하여 구성함으로써 구조를 간소화하여 제품 생산성과 품질을 향상시킬 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 직류전동기는 브러시와 브러시홀더와 터미널을 구비한 홀더베이스를 모듈화하고, 브러시와 전기적으로 연결되는 터미널을 리어커버 외부로 돌출 형성하여 리드선의 설치 작업을 배제함과 동시에 구조를 간소화함으로써 직류전동기 제품의 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 노이즈필터와 같은 부품을 간편하고 견고하게 설치함으로써 전기적 노이즈를 방지하여 제품의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 터미널을 이용함으로써 직류전원 공급을 위한 전원공급부와의 전기적 연결이 편리해지는 이점도 있다.

도 1은 본 발명의 직류전동기의 실시 예에 요부 사시도.
도 2는 본 발명의 직류전동기의 실시 예에 요부 분해 사시도
도 3은 본 발명의 직류전동기의 실시 예에 따른 요부 측면 단면도.
도 4은 본 발명의 직류전동기의 실시 예에 따른 요부 평면도
도 5는 종래의 일반적인 직류전동기의 구조를 나타낸 측면 단면도.

이하, 본 발명의 직류전동기의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 직류전동기는 프런트커버(101)와 보디프레임(102), 리어커버(103)로 구성되는 케이스(1)와, 자력을 발생하도록 상기 케이스 내부에 설치하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시와, 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)과, 상기 리어커버(103) 상부에 설치하는 하우징(104)과, 상기 하우징(104) 내부에 설치하는 홀더베이스(105)와, 상기 홀더베이스(105)와 결합하는 브러시홀더(106)를 포함하여 구성한다.

상기 케이스(1)는 견고함, 내구성을 위하여 금속재로 형성하며, 내부에 설치하는 부품의 조립 및 유지, 보수가 가능하도록 프런트커버(101)와 리어커버(103) 사이에 보디프레임(102)을 분해, 조립 가능케 결합하는 형태로 구성한다.

상기 프런트커버(101)와 리어커버(103)에는 각각 베어링설치부(103b)를 형성하여 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)을 설치한다.

상기 고정자(2)와 정류자(3), 브러시 및 샤프트(5)와, 회전자(6), 베어링(7)은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 기술자가 쉽게 이해하고, 실시 가능한 주지 기술에 해당하므로 그에 대한 구체적이 설명은 생략한다.

한편, 상기 하우징(104)은 합성수지재로 형성하되, 내부를 벽체로 구획하여 평면상에서 볼 때, 부품설치부(104b)를 각각 12시와 6시 방향에 대칭으로 형성하고, 브러시설치부(104a)를 각각 3시와 9시 방향에 대칭으로 형성한다. 상기 벽체의 높이는 직류전동기의 설계 기준에 따라서 변화 가능하다.

상기 브러시설치부(104a)는 양측에 다수의 제1결합공(104c)을 형성하고, 일측에는 상하로 관통된 통공부(104d)를 형성한다.

상기 부품설치부(104b)에는 노이즈필터(107)를 삽입 설치하여, 상기 브러시홀더(106)와 전기적으로 연결한다.

상기 하우징(104)의 저면에는 다수의 결합돌부(104e)를 형성하여 상기 리어커버(103)의 가장자리에 형성된 결합홈(103a)에 끼워서 결합한다. 상기 결합돌부(104e)는 적어도 2개 이상을 대칭 구조로 형성하되, 그 위치는 상기 브러시설치부(104a)와 부품설치부(104b)의 하부에 각각 형성하여 구조와 내구성을 보강하는 것이 바람직하다.

상기 홀더베이스(105)는 직류전원의 공급을 위한 전기적 연결이 가능한 금속판재로 형성하되, 상기 하우징(104)의 제1결합공(104c)에 결합하는 제1결합편(105a)과, 상기 통공부(104d)를 관통하여 저면으로 노출되는 터미널(105b)을 하향으로 절곡 형성하여 상기 브러시설치부(104a)에 억지 끼움 방식으로 설치한다.

상기 터미널(105b)의 하단부에는 직류전원의 공급을 위한 전선이나 케이블의 연결이 용이하도록 연결공(105d)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 브러시홀더(106)는 상기 홀더베이스(105)와 전기적 연결이 가능한 금속재로 형성하되, 바람직하게는 상기 홀더베이스(105)와 동일한 소재로 형성하고, 상기 홀더베이스(105)에 형성된 다수의 제2결합공(105c)에 결합하는 제2결합편(106a)을 하향으로 돌출 형성하여 제2결합편(106a)을 제2결합공(105c)에 끼운 후 구부려서 고정하는 방식으로 홀더베이스(105) 상부에 결합한다.

상기 브러시홀더(106) 내부에는 코일스프링(402)과 브러시를 삽입 설치하고, 상단부는 상기 브러시와 연결선(401)을 이용하여 전기적으로 연결한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 기술이 적용된 직류전동기의 작동 관계를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 직류전동기는 조립에 의한 제품 생산 과정에서, 금속재로 된 홀더베이스(105) 상부에 금속재로 된 브러시홀더(106)를 먼저 결합한 후, 브러시홀더(106) 내부에 브러시와 코일스프링(402)을 설치하고, 일단부가 브러시에 연결된 연결선(401)의 타단부를 브러시홀더(106) 측면의 안내홈(106b)을 통해 배출시켜 브러시홀더(106) 상단부에 납땜 방식으로 부착하여 전기적으로 연결함으로써 브러시를 모듈화한다.

그리하여 하우징(104)의 브러시설치부(104a)에 상기 모듈화된 브러시의 홀더베이스(105) 하향으로 절곡된 제1결합편(105a)을 끼워서 결합함으로써 직류전동기의 조립에 있어서 조립 과정이 가장 번거롭고, 시간이 오래 걸리는 브러시의 설치 작업을 신속, 간편하게 수행할 수 있게 되어 생산성을 높일 수 있게 된다.

또한, 상기 브러시에 직류전원을 공급하기 위한 터미널(105b)이 상기 리어커버(103) 의 외부로 돌출됨으로써, 직류전동기의 작동에 필요한 외부전원의 공급을 위하여 전선이나 케이블 등을 연결하는 작업이 수월하게 된다.

따라서, 상기 터미널(105b)과 외부전원을 전기적으로 연결하여 터미널(105b)을 통해 직류전원을 공급하면, 터미널(105b)이 일체로 된 홀더베이스(105)와 결합된 브러시홀더(106)와 연결선(401)에 의해 전기적으로 연결된 브러시를 통해 정류자(3)로 직류전원이 인가되고, 그로 인해 회전자(6)가 자화됨으로써 샤프트(5)가 회전하여 회전력을 발생하게 된다.

한편, 상기 하우징(104)의 부품설치부(104b)에는 노이즈필터(107)를 삽입 설치함으로써 상기와 같이 직류전원 공급에 의해 샤프트가 회전하는 과정에서 발생하는 전기적 노이즈의 발생을 억제함으로써 직류발전기가 설치되는 각종 기기의 오작동을 방지할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

1: 케이스 101: 프런트커버
102: 보디프레임 103: 리어커버
103a: 결합홈 103b: 베어링설치부
104: 하우징 104a: 브러시설치부
104b: 부품설치부 104c: 제1결합공
104d: 통공부 104e: 결합돌부
105: 홀더베이스 105a: 제1결합편
105b: 터미널 105c: 제2결합공
106: 브러시홀더 106a: 제2결합편
107: 노이즈필터 2: 고정자
3: 정류자 4: 브러시
5: 샤프트 6: 회전자
7: 베어링

Claims (2)

1. 프런트커버(101)와 보디프레임(102), 리어커버(103)로 구성되는 케이스(1)와, 자력을 발생하도록 상기 케이스 내부에 설치하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시와, 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)을 구비한 직류전동기에 있어서,
   중심부에 베어링설치부(103b)를 형성하고, 가장자리에 다수의 결합홈(103a)을 형성한 리어커버(103)와;
   내부를 벽체로 구획하여 각 한 쌍씩의 브러시설치부(104a)와, 부품설치부(104b)를 각각 대칭으로 형성하고, 상기 브러시설치부(104a)에는 제1결합공(104c)과 통공부(104d)를 각각 형성하며, 저면으로 돌출 형성된 결합돌부(104e)를 상기 리어커버(103)의 결합홈(103a)에 끼워서 결합하는 하우징(104)과;
   상기 하우징(104)의 제1결합공(104c)에 결합하는 제1결합편(105a)과, 상기 통공부(104d)를 관통하여 저면으로 노출되는 터미널(105b)을 하향으로 형성하고, 다수의 제2결합공(105c)을 형성하여 상기 브러시설치부(104a)에 설치하는 금속재 홀더베이스(105)와;
   상기 제2결합공(105c)에 결합하는 제2결합편(106a)를 형성하고, 내부에는 코일스프링(402)과 브러시를 삽입 설치하여 상기 홀더베이스(105) 상부에 결합하는 금속재 브러시홀더(106)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전동기.
   
2. 제1항에 있어서;
   상기 하우징(104)의 부품설치부(104b)에는 노이즈필터(107)를 삽입 설치하여, 상기 브러시홀더(106)와 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 직류전동기.

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