KR101633422B1 - 저진동 휴대형 전기 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대형 전기 전동기에 탄성부재나 완충부재 등 진동 저감을 위한 추가적인 감쇠장치를 구비하지 않고 가변하는 진동에 대처할 수 있는 저진동 휴대형 전기 전동기에 관한 발명이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기는 후방에서 전방으로 공기를 이송하는 송풍팬과 로터가 고정되는 회전축과 상기 로터의 외주연을 따라 일정 간격을 두고 상기 로터를 둘러싸도록 배치되는 고정자와 상기 회전축의 일단을 회전가능하도록 고정하고, 상기 고정자를 내부 벽면에 고정시키며 전방이 개방된 본체케이스와 상시 본체케이스의 전방을 밀폐하며, 상기 회전축의 타단을 회전가능하도록 고정하고, 금속으로 주조되어 제작된 전방캐스트와 상기 전방캐스트의 전면에 방사형으로 설치되는 다수개의 공기 배출공과 상기 본체케이스의 후면에 설치되는 다수개의 공기 유입공을 포함하는 것이 특징이다.

Description

저진동 휴대형 전기 전동기{A non-vibration portable motor}

본 발명은 휴대형 전기 전동기에 관한 것으로서 보다 상세하게는 저진동 휴대형 전기 전동기의 후면에서 유입되는 공기의 회전방향과 전면에서 유출되는 공기의 출력방향 그리고 전면에서 스핀들의 회전 출력방향을 조정하여 전동기에서 발생하는 진동을 최소화하는 저진동 휴대형 전기 전동기에 관한 것이다.

휴대형 전기 전동기는 산업현장이나 건설현장에 흔히 사용되는 리벳 건, 전기 드릴, 전기 그라인더, 콘크리트 바이브레이터 등으로 다양하게 활용되고 있다.

일반적으로, 휴대형 전기 전동기는 사용시 진동 및 충격이 발생하므로 이로 인해 작업자에게 피로감을 주고 근골격계 질환 등을 야기할 수 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하고자 종래에 개발된 휴대형 전동기는 작동시 발생하는 진동량을 저감시키기 위해 그 내부에 탄성 부재나 완충 부재를 설치하는 구조를 채용하였다.

하지만, 위와 같은 종래의 전동공구는 고정된 탄성 계수나 댐핑 값을 갖는 부재를 사용하고 있기 때문에, 가변하는 진동에 대해 대처할 수 없어 설계된 한 종류의 전동공구에만 적용 가능하고, 감쇠장치에 대한 추가 구성을 구비하여야 하므로 휴대형 전기 전동기의 제작 단가가 높아지는 문제점이 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0439722호 대한민국 등록특허공보 제10-1389960호

따라서, 본 발명은 휴대형 전기 전동기에 탄성부재나 완충부재 등 진동 저감을 위한 추가적인 감쇠장치를 구비하지 않고 가변하는 진동에 대처할 수 있는 저진동 휴대형 전기 전동기를 제공하고자 한다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기는 후방에서 전방으로 공기를 이송하는 송풍팬과 로터가 고정되는 회전축;과 상기 로터의 외주연을 따라 일정 간격을 두고 상기 로터를 둘러싸도록 배치되는 고정자;와 상기 회전축의 일단을 회전가능하도록 고정하고, 상기 고정자를 내부 벽면에 고정시키며 전방이 개방된 본체케이스;와 상시 본체케이스의 전방을 밀폐하며, 상기 회전축의 타단을 회전가능하도록 고정하고, 금속으로 주조되어 제작된 전방캐스트;와 상기 전방캐스트의 전면에 방사형으로 설치되는 다수개의 공기 배출공;과 상기 본체케이스의 후면에 설치되는 다수개의 공기 유입공;을 포함하는 것이 특징이다.

이 때, 각 공기 배출공은 회전축과 수직으로 배출되는 것이 특징이다.

또한, 상기 공기 유입공은 긴 슬롯 형상으로 다수 개가 방사형으로 배치되되, 긴 슬롯의 형상이 상기 본체케이스를 후면에서 보았을 때, 중심에서 바깥으로 나가면서 시계방향으로 휘어져 나가는 형상으로 형성되는 것이 특징이다.

뿐만 아니라, 상기 전방캐스트에는 회전축의 수직 하방에는 상기 회전축과 평행한 방향으로 스핀들 중심축이 추가로 구비되며, 상기 회전축의 전방 끝단에 구비된 피니언과 상기 상기 스핀들 중심축의 후방 끝단에 구비된 기어에 의하여 상기 로터의 회전력이 상기 스핀들 중심축으로 전달되는 것이 특징이다.

또한, 상기 공기 배출공의 일부 혹은 전부를 밀봉할 수 있는 공기 유출공 차단구를 추가로 구비하는 것이 특징이다.

또한, 상기 본체케이스의 후면 끝부분은 흡입공기를 유도할 수 있도록 하부에서 상부로 갈수록 후방으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로한다.

또한, 상기 휴대형 전기 전동기에는 어께걸이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 휴대형 전동기는 콘크리트 믹서용 바이브레이터 및 양수기, 예취기, 전동기 톱, 콘크리트 연마기중 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기는 휴대형 전기 전동기에 유입, 유출되는 공기의 방향과 휴대형 전기 전동기의 스핀들의 출력 방향을 조정함으로써 휴대형 전기 전동기의 진동을 자체적으로 상쇄시키므로 휴대형 전기 전동기의 진동을 크게 저감시키는 탁월한 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기는 단순히 전동기에 고정된 탄성 계수나 탬핑 값을 갖는 부재를 설치하여 전동기의 진동량을 저감시키는 종래 기술과는 다르게 진동을 저감시키기 위하여 추가로 구비되는 구성이 매우 간단하므로 진동 저감을 위한 휴대형 전기 전동기의 제작단가가 거의 발생하지 않는 탁월한 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 저진동 휴대형 전기전동기의 전면 사시도.
도 2는 본 발명의 저진동 휴대형 전기전동기의 후면 사시도.
도 3은 본 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저진동 휴대형 전기 전동기의 후면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저진동 휴대형 전기 전동기의 전면도.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 저진동 휴대형 전기 전동기의 공기유출공의 조정 방법을 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 저진동 휴대형 전기전동기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1과 도 2는 본원 발명의 저진동 휴대형 전기전동기의 전면 사시도와 후면 사시도를 나타낸다.

도 1과 도 2에서 나타난 바와 같이 본원 발명의 저진동 휴대형 전기전동기는 크게 본체부(10), 전동 출력부(20), 손잡이부(30), 전원부(40)로 구성된다.

먼저, 전기력을 기계적인 회전력으로 변환시키는 로터 등의 주요 구성을 포함하는 본체부(10)는 플라스틱으로 성형되고 내부에는 로터, 고정자 등의 구성을 수용하는 공간이 형성되며 전방이 전부 개방되는 본체케이스(11)와 상기 본체케이스(11)의 전방에 결합되어 상기 본체케이스(11)의 개방부를 밀폐시키는 전방캐스트(12)를 포함한다.

이 때, 상기 본체케이스(11)의 재질은 특별히 한정하는 것은 아니나, 본원 발명의 저진동 휴대형 전기전동기의 전체 중량을 감소시키고, 로터에서 발생하는 열이 손잡이로 전달되는 것을 방지하기 위하여 플라스틱 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전방캐스트(12)에는 후술할 로터의 회전축, 기어박스부, 스핀들 플랜지 등이 결합되어야 하므로 일정이상의 강도가 필요하며, 본체부 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 외부로 배출시키기 위해서는 열전도율이 높은 재료를 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 전동 출력축인 스핀들에서의 반작용에 의한 영향을 줄이기 위해서는 중량이 클 수록 유리하다. 다만, 중량이 커질수록 본원 발명의 저진동 휴대형 전기전동기의 전체 중량이 증가하는 문제점이 발생하므로 본원 발명의 전방캐스트(12)는 열전도율이 우수하고, 가공성이 좋으며, 플라스틱 보다 더 강한 강도를 가질 수 있는 알루미늄으로 주조성형하여 제작하는 것이 바람직하다.

통상적인 3마력 출력의 휴대형 전기 전동기의 경우 휴대형 전기 전동기의 전체의 무게가 약 6~8kg인 점을 고려하면, 상기 전방캐스트(12)의 무게는 약 1kg 내외로 제작하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 전방캐스트(12)의 전면에는 본원 발명의 저진동 휴대형 전기전동기의 동력이 출력되는 전동출력부(20)가 결합이 된다.

상기 전동출력부(20)는 전기 전동기의 출력을 외부로 전달하는 스핀들(21)과 상기 스핀들(21)을 회전 가능하게 고정하고 상기 전방캐스트(12)에 결합되는 스핀들 플랜지(22)를 포함한다.

이 때, 상기 스핀들 플랜지(22)는 상기 전방캐스트(12)와 같은 이유로 열전도율이 우수하고, 가공성이 좋으며, 플라스틱 보다 더 강한 강도를 가질 수 있는 알루미늄으로 주조성형하여 제작하는 것이 바람직하다.

상기 전방캐스트(12)와 스핀들 플랜지(22)를 알루미늄 합금으로 캐스팅하여 본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기의 전방부 중량을 증가시키고, 무게중심을 아래쪽으로 낮춤으로써 상기 스핀들(21)에서 발생하는 반력에 대한 진동을 크게 개선시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 본체부(10)의 상단에는 본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기를 이용하여 작업하거나, 이동시킬 때 사용하는 손잡이부(30)가 부착된다.

도 1 및 2에는 상기 손잡이부(30)의 일단이 상기 전방캐스트(12)의 상단에 부착되고, 타단은 상기 본체케이스(11)의 산단에 결합되고 있으나, 상기 손잡이부(30)가 결합되는 구체적인 위치는 본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기의 구체적인 적용에 따라 언제든지 변경할 수 있다.

또한, 상기 손잡이부(30) 혹은 본체부(10)에는 본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기에 전력을 공급하는 전원부(40)가 연결된다.

한편, 본원 발명에서는 로터 등의 전기 구동부에서 발생하는 열을 냉각시키기 위하여 외부의 공기를 유입하는 공기유입공(14)이 본체부(10)의 후방에 형성되고, 유입된 공기를 다시 외부로 유출하는 공기유출공(13)이 본체부(10)의 전방에 형성된다. 공기의 유입과 유출에 의하여 본원 발명의 진동을 저감시키는 방식은 추후 상세히 후술하기로 한다.

도 3은 본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기에서 전기력을 기계적인 회전력으로 변환시키는 주요 구성을 나타낸다.

먼저, 본체부(10)의 본체 케이스(11)의 중앙부에는 로터(15)가 회전축(18)을 중심으로 설치되며, 상기 회전축(18)은 상기 전방캐스트(12)에 구비된 전방베어링(17a) 및 본체 케이스(11)에 구비된 후방베어링(17b)에 의하여 지지된다.

또한, 상기 로터(15)의 외주연을 따라 일정거리만큼 이격되고, 상기 본체 케이스(11)의 내주연을 따라 고정자(15a)가 설치된다.

로터(15)와 고정자(15a)가 외부 전기력을 기계적인 회전력으로 변환하는 과정은 통상의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 로터(15)에서 변환된 기계적인 회전력은 상기 회전축(18)의 최전방에 형성된 피니언(19)으로 전달된다.

이 때, 상기 피니언(19)의 수직하방에는 스핀들(21)이 회전하는 스핀들중심축(24)이 전방스핀들 베어링(23a)과 후방스핀들 베어링(23b)에 의하여 회전가능하도록 고정되고, 상기 스핀들중심축(24)에서 상기 피니언(19)에 대응되는 위치에 기어(25)를 구비하여, 상기 피니언(19)의 회전력을 기어(25)로 전달하며, 상기 기어(25)는 다시 상기 스핀들중심축(24)과 스핀들(21)에 회전력을 전달하게 된다.

이 때, 상기 피니언(19)과 기어(25)는 통상적으로는 기어의 잇수를 피니언의 잇수 보다 크게 형성하여 출력의 토크를 증가시키고 회전속도를 감속하게 된다.

또한, 상기 피니언(19)과 기어(25)는 스퍼기어 등 다양한 종류의 기어가 적용 가능하나, 큰 동력을 전달할 수 있고, 소음 발생이 적은 헬리컬 기어를 적용하는 것이 보다 바람직하다.

뿐만 아니라, 상기 피니언(19), 기어(25), 스핀들(21)의 배치는 상기 본체부(10) 내부중 어느곳에 배치할 수 있으나, 상기 구성은 모두 강력한 회전력을 전달하는 구성이므로 충분한 강도를 제공할 수 있는 상기 전방캐스트(12)의 내부에 배치하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 상기 로터(15)와 전방베어링(17a) 사이에는 송풍팬(16)을 형성하여 냉각을 위한 외부의 공기를 후방의 공기유입부(14)로부터 유입시키고, 전방의 공기유출부(13)로 배출시키도록 구성한다.

도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따른 저진동 휴대형 전기 전동기의 후면을 상세히 나타내고 있다.

도 4에 나타난 바와 같이 본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기에는 후면에 공기 유입공(14)이 다수 형성되어 있다.

상기 공기 유입공(14)의 구체적인 형상은 구체적인 적용에 따라 변경이 가능하나, 바람직한 일 실시예로서 상기 공기 유입공(14)은 공기 유입공은 긴 슬롯 형상으로 다수 개가 방사형으로 배치되되, 상기 긴 슬롯의 형상이 상기 본체케이스(11)를 후면에서 보았을 때, 중심에서 바깥으로 나가면서 시계방향으로 휘어져 나가는 형상으로 형성한다.

또한, 상기 공기 유입공(14)의 수량은 너무 적은 경우 하나의 공기 유입공의 크기가 커져 외부의 이물질이 저진동 휴대형 전기 전동기의 내부로 들어갈 확률이 커지고, 수량이 너무 많은 경우 하나의 공기 유입공의 크기가 너무 작아져 공기의 유입이 원활하지 않게 되므로 상기 공기 유입공(14)의 수량은 15 ~30개로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 본체케이스의 후면 끝부분은 하부에서 상부로 갈수록 후방으로 돌출되게 형성되어 흡입공기를 유도할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 5는 본원 발명의 일 실시예에 따른 저진동 휴대형 전기 전동기의 전면을 상세히 나타내고 있다.

본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기의 전방에는 여러개의 공기 유출공(13)이 형성되어 있으며, 상기 공기 유출공(13)은 상기 전방캐스트(12)의 전면중심을 중심으로 방사형으로 대칭되도록 배치되어 있다.

또한, 상기 공기 유출공(13)의 공기의 배출 방향은 전면으로 향하는 것이 아니라, 로터의 회전축(18)이나 스핀들중심축(24)중심축과 직각인 방향으로 향하도록 형성하여, 여러개의 공기 유출공(13)으로부터 배출되는 공기에 의한 반력이 서로 대칭되도록 형성하던지 혹은 일정한 방향성을 갖도록 형성함으로써 상기 공기 유출공(13)에서 배출되는 공기에 의한 반력이 본원발명의 저진동 휴대형 전기 전동기의 중심을 보다 안정적으로 잡을 수 있도록 유도하는 것이 바람직하다.

본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기는 기본적으로 공기의 유입과 유출이 저진동 휴대형 전기 전동기의 중심에서 대칭이 되도록 형성함으로써 공기의 유동에 따른 진동을 거의 완전히 상쇄시키고 있다.

한편, 상기 공기 유출공(13)의 수량은 구체적인 적용에 따라 변경될 수 있으나, 공기 유출공(13)에 의하여 배출되는 공기가 다양한 각도와 방향으로 조정될 수 있도록 하기 위해서는 6 내지 10개의 공기 유출공(13)을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본원 발명은 필요에 따라 상기 공기 유출공(13)의 일부 혹은 전부를 막을 수 있는 공기 유출공 차단구(13p)를 구비한다.

또한, 본 발명은 상기 휴대형 전기 전동기를 어께에 걸고 사용할 수 있도록 어께걸이를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 휴대형 전동기는 콘크리트 믹서용 바이브레이터 및 양수기, 예취기, 전동기 톱, 콘크리트 연마기중 어느 하나에 사용될 수 있다.

본원 발명의 일 실시예에 따른 저진동 휴대형 전기 전동기의 진동을 저감하는 방법은 다음과 같다.

도 5에 나타난 바와 같이 본원 발명의 일실시예에 따른 저진동 휴대형 전기 전동기는 전방에 6개의 공기 유출공(13a ~ 13f)을 구비하고 있다.

통상적으로는 외부의 공기가 유입되고 배출되는 상태가 대칭이므로 본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기에 일정한 방향성을 가진 진동이 발생하지 않지만, 저진동 휴대형 전기 전동기 내부의 로터(15), 송풍팬(16), 피니언(19) 등의 회전방향에 따라 저진동 휴대형 전기 전동기는 특정한 한 방향으로 회전하려는 진동이 발생하게 된다.

가령, 도 6(a)에 나타난 바와 같이 본원 발명의 저진동 휴대형 전기 전동기를 후면에서 보았을 때, 로터(15)를 반시계방향으로 회전시키면, 저진동 휴대형 전기 전동기는 상면에서 보았을 때 반시계방향으로 회전(반시계 방향의 요잉(yawing))하려는 진동이 발생한다고 가정한다. 이 때, 공기유출공(13)으로부터 빠져 나가는 공기에 의한 반력(f)의 합은 0이 된다.

이와 같은 상황에서는 도 6(b)와 같이 상기 공기유출공(13) 중 전면 좌측에 형성된 두 개의 공기유출공(13e, 13f)의 어느 하나 혹은 두 개 모두를 상기 공기 유출공 차단구(13p)를 이용하여 막음으로써 저진동 휴대형 전기 전동기의 진동을 조정할 수 있다.

도 6(c)에 나타난 바와 같이 저진동 휴대형 전기 전동기를 상면에서 보았을 때 공기 유출에 의한 반력(f)은 일정한 방향성을 갖게 되고, 이러한 반력의 합은 저진동 휴대형 전기 전동기를 시계방향으로 회전(시계 방향의 요잉(yawing))하도록 유도함으로써 결과적으로는 저진동 휴대형 전기 전동기의 자체 진동을 완전히 상쇄시키거나 거의 제거할 수 있게 된다.

따라서, 본원 발명에서는 스핀들의 반력이 큰 전방부에 중량부를 배치하고, 무게중심을 저중심으로 이동하여 동력전달에 의한 진동을 최소화 하였을 뿐 아니라, 공기 유입공과 유출공을 중심축을 기준으로 대칭으로 형성하여 공기의 유동에 따른 진동 발생을 상쇄시켰으며, 그럼에도 불구하고 일정한 방향성을 갖는 진동에 대해서는 공기의 유동을 변경하여 상쇄시키는 3단계의 진동 저감장치를 구비하고 있다.

상기와 같이 구성되는 저진동 휴대형 전기 전동기의 구성 및 활용은 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

10 본체부 11 본체케이스
12 전방캐스트 13 공기유출부
13p 공기 유출공 차단구 14 공기유입부
15a 고정자 15 로터
16 송풍팬 17a 전방베어링
17b 후방베어링 18 회전축
19 피니언 20 전동 출력부
21 스핀들 22 스핀들 플랜지
23a 전방스핀들 베어링 23b 후방스핀들 베어링
24 스핀들중심축 25 기어
30 손잡이부 40 전원부

Claims (9)

1. 후방에서 전방으로 공기를 이송하는 송풍팬과 로터가 고정되는 회전축;
   상기 로터의 외주연을 따라 일정 간격을 두고 상기 로터를 둘러싸도록 배치되는 고정자;
   상기 회전축의 일단을 회전가능하도록 고정하고, 상기 고정자를 내부 벽면에 고정시키며 전방이 개방된 본체케이스;
   상시 본체케이스의 전방을 밀폐하며, 상기 회전축의 타단을 회전가능하도록 고정하고, 금속으로 주조되어 제작된 전방캐스트;
   상기 전방캐스트의 전면 중심을 기준으로 하여 방사형으로 대칭되도록 배치되고, 회전축과 직각인 방향으로 형성된 다수개의 공기 유출공;
   상기 본체케이스의 후면에 설치되는 다수개의 공기 유입공;
   상기 공기 유입공은 긴 슬롯 형상으로 다수 개가 방사형으로 배치되되, 긴 슬롯의 형상이 상기 본체케이스를 후면에서 보았을 때, 중심에서 바깥으로 나가면서 시계방향으로 휘어져 나가는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 저진동 휴대형 전기 전동기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 전방캐스트에는 회전축의 수직 하방에는 상기 회전축과 평행한 방향으로 스핀들 중심축이 추가로 구비되며, 상기 회전축의 전방 끝단에 구비된 피니언과 상기 스핀들 중심축의 후방 끝단에 구비된 기어에 의하여 상기 로터의 회전력이 상기 스핀들 중심축으로 전달되는 것을 특징으로 하는 저진동 휴대형 전기 전동기.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 피니언과 기어는 헬리컬 기어인 것을 특징으로 하는 저진동 휴대형 전기 전동기
6. 제 1항에 있어서,
   상기 공기 유출공의 일부 혹은 전부를 밀봉할 수 있는 공기 유출공 차단구를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 저진동 휴대형 전기 전동기.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 본체케이스의 후면 끝부분은 흡입공기를 유도할 수 있도록 하부에서 상부로 갈수록 후방으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 저진동 휴대형 전기 전동기.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 휴대형 전기 전동기에는 어께걸이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저진동 휴대형 전기 전동기.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 저진동 휴대형 전기 전동기는 콘크리트 믹서용 바이브레이터 및 양수기, 예취기, 전동기 톱, 콘크리트 연마기중 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는 저진동 휴대형 전기 전동기.
   

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