KR101927345B1

KR101927345B1 - 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치

Info

Publication number: KR101927345B1
Application number: KR1020170069079A
Authority: KR
Inventors: 조석필; 이창환
Original assignee: 디와이오토 주식회사
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-12-10

Abstract

본 발명에 따른 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치는, 브러시와, 그 브러시를 슬라이딩 가능하게 수용하는 브러시 홀더를 포함하는 직류 모터용 브러시 장치에 있어서, 상기 브러시의 상면 또는 하면에 오목 또는 볼록하게 형성되며 그 브러시의 슬라이딩 방향으로 길게 형성된 제1가이드부; 및 상기 제1가이드부와 슬라이딩 가능하게 결합하도록 상기 브러시 홀더에 구비된 제2가이드부를 포함하며, 상기 제1가이드부 및 상기 제2가이드부는 상기 브러시의 상면 또는 하면에 대해 경사진 접촉면을 구비하며, 상기 브러시가 상기 브러시 홀더에 대해 슬라이딩 이동하는 과정에서 상기 브러시와 상기 브러시 홀더는 상기 접촉면에서만 상호 접촉되며 상기 접촉면 이외에서는 상기 브러시와 상기 브러시 홀더가 상호 접촉되지 않도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치{Brush apparatus for DC motor provided with improved anti-vibration and anti-noise structure}

본 발명은 직류 모터용 브러시 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 브러시와 브러시 홀더의 결합 구조에 관한 것이다.

일반적으로 모터에는 회전자에 전류를 공급하기 위한 구조로서 회전자에는 정류자가 마련되고 그 정류자와 슬라이딩 접촉되도록 배치되며 외부의 전원과 연결된 브러시가 구비되어 있다.

일반적으로 상기 브러시는 상기 정류자에 대해 슬라이딩 가능하게 접촉되면서 그 정류자에 전류를 공급하기 때문에 기계적인 마찰이 수반되게 된다. 따라서 상기 브러시는 브러시 홀더라는 부품에 슬라이딩 가능하게 수용됨으로써 그 브러시 홀더에 마련된 수용부 내에서 일정한 범위 내로 유동이 제한되도록 배치되어 있다.

브러시와 브러시 홀더의 결합 구조에 관한 발명의 일 예가 대한민국 등록특허 제10-0962264호에 개시되어 있다.

상기 등록특허에는 브러시에 형성된 제1가이드부와 그 제1가이드부에 슬라이딩 결합하도록 브러시 홀더에 제2가이드부가 구비된 구조가 개시되어 있다. 일반적으로 브러시를 가공함에 있어서 가공 오차가 발생된다. 이러한 가공 오차 중 일정한 범위내에서 그 오차를 허용하는데 그 오차를 통상적으로 공차라고 부른다. 상기 등록특허에 개시된 브러시는 제1가이드부와 제2가이드부 만 공차를 관리하면 브러시와 브러시 홀더 간 결합 구조가 원활하게 유지될 수 있는 효과를 제공한다. 그러나 상기 등록특허에 개시된 구조는 제1가이드부와 제2가이드부의 가공 공차를 매우 정밀하게 관리하여야 한다. 즉, 브러시와 브러시 홀더의 전체적인 공차는 정밀하게 관리하지 않더라도 제1가이드부와 제2가이드부의 가공 공차는 매우 정밀하게 관리되어야 하므로 브러시와 브러시 홀더의 가공 공정에 큰 비용과 노력이 투여되어야 한다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서 브러시와 브러시 홀더의 결합 구조를 개선함으로써 브러시와 브러시 홀더의 가공 공차를 정밀하게 관리하지 않더라도 진동과 소음이 감소될 수 있는 브러시 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치는, 브러시와, 그 브러시를 슬라이딩 가능하게 수용하는 브러시 홀더를 포함하는 직류 모터용 브러시 장치에 있어서,
상기 브러시의 상면 또는 하면에 오목 또는 볼록하게 형성되며 그 브러시의 슬라이딩 방향으로 길게 형성된 제1가이드부; 및
상기 제1가이드부와 슬라이딩 가능하게 결합하도록 상기 브러시 홀더에 구비된 제2가이드부를 포함하며,
상기 제1가이드부의 오목 또는 볼록한 형상이 상기 브러시의 상면 또는 하면에 대해 경사진 접촉면을 구비하며,
상기 브러시가 상기 브러시 홀더에 대해 슬라이딩 이동하는 과정에서 상기 브러시와 상기 브러시 홀더는 상기 접촉면에서만 상호 접촉되며 상기 접촉면 이외에서는 상기 브러시와 상기 브러시 홀더가 상호 접촉되지 않도록 구성되며,
상기 제1가이드부에 형성된 상기 접촉면은 서로 대칭적으로 형성된 한 쌍의 평면으로 구성되며,
상기 제1가이드부에 형성된 한 쌍의 접촉면의 경계선은 서로 만나지 않도록 이격된 위치에 배치된 점에 특징이 있다.

삭제

상기 한 쌍의 접촉면이 이루는 각도는 30° 내지 150°인 것이 바람직하다.

삭제

상기 제1가이드부는 상기 브러시의 하면에 오목하게 형성된 가이드 홈부이며,

상기 제2가이드부는 상기 브러시 홀더의 바닥면으로부터 상기 제1가이드부를 향해 볼록하게 돌출된 가이드 레일인 것이 바람직하다.

상기 제1가이드부는 상기 브러시의 상면과 하면에 각각 형성되며 상기 브러시의 상면과 하면에 형성된 상기 제1가이드부의 형상은 서로 대칭인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치는, 브러시와 브러시 홀더간 슬라이딩 접촉이 오로지 제1가이드부와 제2가이드부에 형성된 접촉면에서만 일어나며 상기 접촉면 이와의 부분에서는 항상 상기 브러시와 상기 브러시 홀더 가 상호 이격된 상태를 유지하며, 상기 접촉면은 상기 브러시의 상면 또는 하면에 대해 경사지게 형성됨으로써 상기 브러시와 상기 브러시 홀더가 결합된 상태에서 결합 공차는 항상 상기 접촉면의 가공 공차보다 작게 유지되는 효과를 제공한다. 따라서 상기 접촉면의 가공 공차를 정밀하게 관리하지 않더라도 브러시와 브러시 홀더 간 결합 공차는 매우 정밀하게 유지되는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 브러시 홀더 장치의 입체적인 형태를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 "A" 부위의 확대도이다.
도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ - Ⅲ 선 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 부위의 결합 공차와 가공 공차의 관계를 도식적으로 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치(10, 이하 "브러시 장치"라 함)는 브러시(20)와, 브러시 홀더(30)와, 제1가이드부(40)와, 제2가이드부(50)와, 접촉면(60)을 포함한다.

상기 브러시(20)는 동합금과 같이 전기적으로 양호한 도전성을 가지는 소재로 제조된다. 상기 브러시(20)는 모터의 회전자에 구비된 정류자에 전류를 공급하기 위해 마련된 것이다. 상기 브러시(20)는 사각기둥 모양으로 형성될 수 있다. 상기 브러시(20)에는 외부로부터 상기 브러시(20)에 전류가 공급되도록 전기단자(25)가 연결된다. 상기 브러시(20)는 제1가이드부를 구비하고 있다. 상기 제1가이드부는 상기 브러시(20)의 상면 또는 하면에 형성된다. 상기 제1가이드부(40)는 상기 브러시의 상면 또는 하면에 대해 오목 또는 볼록하게 형성될 수 있다. 상기 제1가이드부(40)는 상기 브러시(20)가 슬라이딩 되는 방향으로 길게 형성된다. 본 실시예에서 상기 제1가이드부(40)는 상기 브러시(20)의 상면과 하면에 각각 형성된다. 상기 제1가이드부(40)는 상기 브러시(20)의 상면과 하면에 각각 대칭적으로 형성될 수 있다. 상기 제1가이드부(40)는 상기 브러시(20)의 상면에 대해 오목하게 형성된 가이드 홈부이다. 상기 제1가이드부(40)는 접촉면(60)을 구비한다. 상기 접촉면(60)은 상기 브러시(20)의 상면 또는 하면에 대해 경사진 평면이다. 상기 접촉면(60)은 서로 대칭적으로 형성된 한 쌍의 면으로 구성된다. 한 쌍의 상기 접촉면(60)은 상기 브러시(20)의 상면 또는 하면에서 멀어질수록 서로 가까워지도록 형성된다. 한 쌍의 상기 접촉면(60)이 이루는 각도(α)는 30°내지 150°인 것이 바람직하다. 상기 각도(α)가 30°미만인 경우에는 상기 브러시(20)와 후술하는 브러시 홀더(30) 간 상하 방향의 결합 공차 관리가 어려운 문제점이 있다. 상기 각도(α)가 150°를 초과하는 경우에는 상기 브러시(20)와 후술하는 브러시 홀더(30) 간 좌우 방향의 결합 공차 관리가 어려운 문제점이 있다.

상기 브러시 홀더(30)는 상기 브러시(20)를 슬라이딩 가능하게 수용하는 수용부를 구비한다. 상기 브러시 홀더(30)의 상하좌우면은 상기 브러시(20)와 접촉되지 않도록 충분한 간격을 가진다. 상기 브러시 홀더(30)는 제2가이드부(50)를 구비한다. 상기 제2가이드부(50)는 상기 제1가이드부(40)와 슬라이딩 가능하게 결합 된다. 더 구체적으로 상기 제2가이드부(50)는 상기 제1가이드부(40)에 구비된 접촉면에 대응하는 접촉면을 구비한다. 상기 브러시(20)가 상기 브러시 홀더(30)에 대해 슬라이딩 이동하는 과정에서 상기 제1가이드부(40)와 상기 제2가이드부(50)에 각각 구비된 접촉면(60)에서만 상호 접촉하여 슬라이딩 된다. 상기 접촉면(60) 이외의 부분에서는 상기 브러시(20)와 상기 브러시 홀더(30) 간 상호 접촉이 되지 않는다. 본 발명은 상기 접촉면(60)이 상기 브러시(20) 및 상기 브러시 홀더(30)의 상면 또는 하면에 대해 경사진 평면으로 구성되어 있다는 점에 특징이 있다. 상기 제2가이드부(50)는 상기 브러시 홀더(30)에 대해 볼록하게 형성된 가이드 레일로서 마련된다. 상기 제1가이드부(40)가 상기 제2가이드부(50)를 따라서 이동함으로써 상기 브러시(20)가 정류자(미도시)에 접촉하여 그 정류자에 전류를 공급하게 된다. 상기 브러시(20)를 사이에 두고 정류자의 맞은편에는 스프링과 같은 탄성부재(35)가 설치되어서 그 브러시(20)를 정류자 측으로 탄성 가압한다. 상기 제2가이드부(50)는 상기 브러시 홀더(30)의 바닥면으로부터 상기 브러시(20)에 마련된 제1가이드부(40)를 향하여 돌출되도록 형성될 수 있다. 상기 제2가이드부(50)에 형성된 접촉면(60)은 상기 제1가이드부(40)에 형성된 접촉면(60)과 같이 상기 브러시 홀더(30)의 상면 또는 하면에 대해 경사진 평면으로 형성된다. 상기 제2가이드부(50)에 형성된 접촉면(60)은 한 쌍이 대칭적으로 배치된다. 상기 제2가이드부(50)에 형성된 접촉면(60)은 상기 브러시 홀더(30)로부터 멀어질 수로 서로 가까워지도록 배치된다. 상기 제2가이드부(50)에 형성된 한 쌍의 접촉면(60)이 이루는 각도(α)는 상기 제1가이드부(40)에 형성된 접촉면(60)이 이루는 각도(α)와 동일하게 형성된다. 실질적으로 상기 제1가이드부(40)와 상기 제2가이드부(50)의 가공 공차는 종래 브러시와 브러시 홀더의 가공 공차와 동일하게 관리한다. 그런데 상기 제1가이드부(40)와 상기 제2가이드부(50)가 상호 결합된 상태에의 결합 공차는 상기 접촉면(60)의 배치 구조로 인하여 브러시(20)와 브러시 홀더(30)의 가공 공차보다 항상 작게 유지된다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구조로 이루어진 브러시 장치(10)에서 제1가이드부(40)와 제2가이드부(50) 간 가공 공차(g1)와 결합 공차(g2)가 어떤 관계를 가지는 지에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 상기 브러시(20)와 상기 브러시 홀더(30)가 결합 된 상태의 단면 구조를 미시적으로 이해할 수 있다. 실질적으로 상기 제1가이드부(40)와 상기 제2가이드부(50)의 접촉면(60)은 서로 접촉된 상태로 결합되겠지만 공차 관리라는 측면에서 볼 때 일정한 간격을 가지도록 가공된다. 즉 가공 공차(g1)을 가지도록 상기 브러시(20)와 상기 브러시 홀더(30)가 가공된다. 이 가공 공차(g1)를 그대로 유지한 채 상기 브러시(20)와 상기 브러시 홀더(30)가 상호 결합된다고 가정한다. 상기 제2가이드부(50)에서 한 쌍의 상기 접촉면(60)이 이루는 각도(α)는 그 접촉면(60)을 양변으로 하는 이등변 삼각형을 구성한다. 상기 이등변 삼각형의 상부 꼭지점으로부터 밑변에 수직인 선을 그으면 상기 이등변 삼각형은 2개의 대칭적인 직각 삼각형을 형성한다. 이 직각 삼각형의 상부 꼭지점에서 빗변과 수직선이 이루는 각도는 α/2가 된다. 또한 삼각형의 내각의 합은 180°이므로 직각 삼각형의 빗변과 수평선이 이루는 각도는 90°-(α/2)가 된다. 그리고 제1가이드부(40)와 제2가이드부(50)의 접촉면(60) 간 가공 공차(g1)는 상기 직각 삼각형의 수평선(밑변)과 평행하게 관리된다. 한편, 상기 브러시(20)와 상기 브러시 홀더(30)가 결합된 상태에서의 결합 공차(g2)는 상기 접촉면(60) 간 최단거리가 된다. 상기 결합 공차(g2)와 상기 가공 공차(g1)를 기하학적으로 도시하면 도 4에 도시된 바와 같이 직각 삼각형을 구성한다. 상기 결합 공차(g2)와 상기 가공 공차(g1)를 포함한 직각 삼각형은 상기 접촉면(60)을 빗변으로 하는 이등변 삼각형을 이등분한 직각 삼각형과 닯은꼴을 형성한다. 이에 따라 상기 결합 공차(g2)와 상기 가공 공차(g1)가 이루는 각도는 α/2가 된다. 따라서 결합 공차(g2)는 가공 공차(g1)의 cos(α/2)의 값을 가진다. 따라서 상기 결합 공차(g2)는 항상 상기 가공 공차(g1)보다 클 수 없다. 따라서 상기 브러시(20)와 상기 브러시 홀더(30)가 결합 된 상태에서는 상기 브러시(20)와 상기 브러시 홀더(30)의 가공 공차(g1)보다 결합 공차(g2)가 작게 유지된다. 그러므로 상기 제1가이드부(40)와 상기 제2가이드부(50)에 형성된 접촉면(60)의 가공 공차(g1)를 종래의 가공 공차(g1)로 유지하더라도 결합 공차(g2)는 항상 그 가공 공차(g1)보다 작게 유지되므로 상기 브러시(20)와 상기 브러시 홀더(30) 간 조립품질이 종래에 비하여 현저하게 우수한 효과가 구현된다. 이에 따라 상기 브러시(20)가 상기 브러시 홀더(30)에 대해 반복적으로 슬라이딩 유동이 발생하여도 진동 및 소음이 종래의 결합 구조에 비하여 현저하게 감소되는 효과가 발생한다.

이와 같이 본 발명에 따른 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치는, 브러시와 브러시 홀더간 슬라이딩 접촉이 오로지 제1가이드부와 제2가이드부에 형성된 접촉면에서만 일어나며 상기 접촉면 이와의 부분에서는 항상 상기 브러시와 상기 브러시 홀더 가 상호 이격된 상태를 유지하며, 상기 접촉면은 상기 브러시의 상면 또는 하면에 대해 경사지게 형성됨으로써 상기 브러시와 상기 브러시 홀더가 결합된 상태에서 결합 공차는 항상 상기 접촉면의 가공 공차보다 작게 유지되는 효과를 제공한다. 따라서 상기 접촉면의 가공 공차를 정밀하게 관리하지 않더라도 브러시와 브러시 홀더 간 결합 공차는 매우 정밀하게 유지되는 효과를 제공한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10 : 브러시 장치
20 : 브러시
25 : 전기 단자
30 : 브러시 홀더
35 : 탄성부재
40 : 제1가이드부
50 : 제2가이드부
60 : 접촉면
α : 한 쌍의 접촉면 간 각도
g1 : 가공 공차
g2 : 결합 공차

Claims

브러시와, 그 브러시를 슬라이딩 가능하게 수용하는 브러시 홀더를 포함하는 직류 모터용 브러시 장치에 있어서,
상기 브러시의 상면 또는 하면에 오목 또는 볼록하게 형성되며 그 브러시의 슬라이딩 방향으로 길게 형성된 제1가이드부; 및
상기 제1가이드부와 슬라이딩 가능하게 결합하도록 상기 브러시 홀더에 구비된 제2가이드부를 포함하며,
상기 제1가이드부의 오목 또는 볼록한 형상이 상기 브러시의 상면 또는 하면에 대해 경사진 접촉면을 구비하며,
상기 브러시가 상기 브러시 홀더에 대해 슬라이딩 이동하는 과정에서 상기 브러시와 상기 브러시 홀더는 상기 접촉면에서만 상호 접촉되며 상기 접촉면 이외에서는 상기 브러시와 상기 브러시 홀더가 상호 접촉되지 않도록 구성되며,
상기 제1가이드부에 형성된 상기 접촉면은 서로 대칭적으로 형성된 한 쌍의 평면으로 구성되며,
상기 제1가이드부에 형성된 한 쌍의 접촉면의 경계선은 서로 만나지 않도록 이격된 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 접촉면이 이루는 각도는 30° 내지 150°인 것을 특징으로 하는 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1가이드부는 상기 브러시의 하면에 오목하게 형성된 가이드 홈부이며,
상기 제2가이드부는 상기 브러시 홀더의 바닥면으로부터 상기 제1가이드부를 향해 볼록하게 돌출된 가이드 레일인 것을 특징으로 하는 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1가이드부는 상기 브러시의 상면과 하면에 각각 형성되며 상기 브러시의 상면과 하면에 형성된 상기 제1가이드부의 형상은 서로 대칭인 것을 특징으로 하는 진동 및 소음이 개선된 직류 모터용 브러시 장치.