KR102253998B1 - 회전식 모드 전환장치를 구비한 전동공구의 모터부 - Google Patents

회전식 모드 전환장치를 구비한 전동공구의 모터부 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동공구의 작동에 필요한 동력을 발생하여 구동부를 작동시키는 모터부에 관한 것으로서, 특히 모터부의 구조인 안정성과 함께 작동 모드 전환에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동공구의 모터부는 고정자에 고정되며 일측면에는 전원을 공급하기 위한 2개의 단자가 형성된 고정 플레이트와, 고정 플레이트의 일면과 접해 위치하며 케이스의 외측면에 노출된 돌기에 의해 원주방향으로 회전하면서 3개의 단자 중 2개의 단자가 고정 플레이트의 2개의 단자와 접속되는 브러시 캐리어와, 고정 플레이트에 연결되어 고정자와 케이스의 사이에 위치하는 노이즈 필터를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

회전식 모드 전환장치를 구비한 전동공구의 모터부{Motor part of an electric tool equipped with a rotary mode switching device}
본 발명은 전동공구의 작동에 필요한 동력을 발생하여 구동부를 작동시키는 모터부에 관한 것으로서, 특히 모터부의 구조인 안정성과 함께 작동 모드 전환에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있게 구성한 것이다.
일반적으로, 전동공구에 구비되는 모터는 제품 용도에 따라 정회전과 역회전을 사용하는 경우가 있다.
예를 들어 미국 특허출원공개 US2007/0001536호에 개시된 내용을 살펴보면, 모터 하우징의 내부에 고정자를 포함하고, 전기적으로 연결된 접촉 플레이트, 정류자와 접촉위치를 전환할 수 있는 전기 접촉부와 카본 브러시를 포함하는 브러시 홀더로 구성되어 있다.
또한, 전환동작을 위한 작동레버가 외부로 노출되어 있는 구조를 가진다.
US2007/0001536호에 개시된 모터의 회전방향 전환장치는 고정자가 모터 하우징에 견고하게 고정되어 있고, 선택적으로 모터의 회전방향을 전환시키기 위하여 카본 브러시의 움직임을 제어할 수 있는 브러시 캐리어의 작동 레버가 외부로 노출되어 사용자가 움직일 수 있도록 한다.
이러한 브러시 캐리어는 모터 하우징에 연결되어 제한된 원주방향 회전이 가능하고, 브러시 캐리어에 안착되는 카본 브러시는 정류자와 접촉하여 안전한 정류를 유지하여 카본 마모를 작게 유지한다.
접촉 캐리어는 모터 하우징과 분리 가능한 접촉 방식으로 전기적으로 접속되고, 원주방향으로 접점(집게모양)을 사용하여 모터의 회전방향에 따라 카본 브러시와 접점(집게모양)은 선택적으로 접촉하여 전기적 접속이 이루어진다.
그러나, 브러시 캐리어의 원주방향 움직임이 카본 브러시 마모에 직접적인 영향을 주기 때문에, 고정위치가 확실하게 이루어져야 하지만, US2007/0001536호에 개시된 전환장치는 브러시 캐리어의 내부에 위치하는 리프 스프링이 접촉 캐리어의 마주보게 배치된 2개의 오목지지면을 따라 움직이므로, 브러시 홀더의 움직임을 정확하게 제어하기 어렵다.
또한, 카본 브러시와 접점(집게모양)은 전기적 접촉을 위하여 원주방향으로 대칭 구조를 이루고 있기 때문에, 제조상 발생하는 치수변화를 허용하기 어렵고, 다수의 접점 사용으로 구조가 복잡해 제조비용이 상승하는 원인이 되는 문제점이 있다.
또한, 다른 종래의 예로서, 국내 공개특허공보 제10-2011-54104호에 개시된 전류전환장치를 구비한 전동공구가 있는데, 국내 공개특허공보 제10-2011-54104호2의 개시내용은 탄소 브러시를 받쳐주는 브러시 플레이트에 탄성부를 형성하여 브러시 캐리어를 따라 회전하면서 터미널 스트립과 안정적으로 단락 및 개방이 이루어질 수 있도록 한 것이지만, 정확한 전환위치를 설정하기 어려운 면이 있다.
미국특허공개공보 US2007-0001536(2007.01.04) 미국특허공개공보 US2015-0308668((2015.10.29) 국내 공개특허공보 제10-2011-0054104호(2011.05.25) 국내 공개특허공보 제10-2006-0101020호(2006.09.22)
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 모터에서 발생하는 노이즈를 제거하여 작동의 신뢰성을 높이며 단자 또한 안정적으로 접속될 수 있게 구성한 회전식 모드 전환장치를 구비한 전동공구의 모터부를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동공구의 모터부는 고정자에 고정되며 일측면에는 전원을 공급하기 위한 2개의 단자가 형성된 고정 플레이트와, 고정 플레이트의 일면과 접해 위치하며 케이스의 외측면에 노출된 돌기에 의해 원주방향으로 회전하면서 3개의 단자 중 2개의 단자가 고정 플레이트의 2개의 단자와 접속되는 브러시 캐리어와, 고정 플레이트에 연결되어 고정자와 케이스의 사이에 위치하는 노이즈 필터를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 케이스의 외측면에 노출되는 상기 돌기가 구비되며 브러시 캐리어에 장착되어 돌기에 의해 브러시 캐리어를 원주방향으로 회전시키는 회전식 노브를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 고정 플레이트에 형성된 2개의 단자는 브러시 캐리어의 결합에 의해 탄성변형되며 2개의 단자의 단부에는 브러시 캐리어의 방향으로 돌출된 압점이 형성되어 브러시 캐리어의 단자와 탄성복원력에 의해 접속된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 고정 플레이트에는 브러시 캐리어의 외측면을 감싸는 복수의 지지편이 형성되며 지지편의 안쪽에는 돌기와 홈 중 어느 하나가 형성되고, 브러시 캐리어의 외측면에는 돌기와 홈 중 다른 하나가 형성되어 브러시 캐리어의 원주방향 회전에 의해 지지편이 탄성변형되면서 돌기와 홈이 상호 정합한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 고정 플레이트 또는 브러시 캐리어에 형성된 홈은 2개로서, 브러시 캐리어의 회전각도와 홈의 사이 각이 동일하다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 회전식 모드 전환장치를 구비한 전동공구의 모터부는 고주파 노이즈를 제거하기 위한 필터가 장착됨에 있어 고정자와 케이스의 사이에 위치하여 모터부의 사이즈를 콤팩트하게 구성할 수 있으며, 또한 단자에 돌출된 압점을 형성하고 고정 플레이트와 브러시 캐리어를 정합함에 있어 단자가 탄성력을 갖고 접속될 수 있게 구성함으로써, 접속에 대한 신뢰성이 높다는 장점이 있다.
또한 고정자와 고정 플레이트를 볼트 체결로 고정함으로써, 모터에 발생하는 진동 및 충격 등에 의해 내구성을 향상시키며, 회전식 노브의 회전에 따라 돌기와 홈이 정합되어 클릭 감을 형성함으로써, 모드 전환이 안정적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 모드 전환장치를 구비한 전동공구의 모터부를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 모터부의 단면 사시도이며,
도 3은 도 2에 도시된 모터부의 분해사시도이다.
도 4은 도 3에 도시된 모터부의 고정 플레이트의 터미널을 나타낸 배면 사시도도이고,
도 5는 도 3에 도시된 모터부의 브러시 캐리어의 터미널을 나타낸 정면 사시도이며,
도 6은 도 3에 도시된 브러시 캐리어의 회전에 따른 클릭 감을 발생하는 요철부의 결합관계를 나타낸 개념도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 회전식 모드 전환장치를 구비한 전동공구의 모터부의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 모드 전환장치를 구비한 전동공구의 모터부를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 모터부의 단면 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 모터부의 분해사시도이다. 그리고 도 4은 도 3에 도시된 모터부의 고정 플레이트의 터미널을 나타낸 배면 사시도도이고, 도 5는 도 3에 도시된 모터부의 브러시 캐리어의 터미널을 나타낸 정면 사시도이며, 도 6은 도 3에 도시된 브러시 캐리어의 회전에 따른 클릭 감을 발생하는 요철부의 결합관계를 나타낸 개념도이다.
전동공구는 모터가 수용되어 공급되는 전원에 의해 모터가 구동하며 또한 모터의 정회전 및 역회전을 전환하는 노브가 케이스의 외측면에 위치하는 모터부와 상기 모터부와 결합하여 모터의 동력에 의해 선단에 장착된 비트가 작동하는 구동부로 구분된다.
본 발명은 모터부에 한정되므로, 도 1에 도시된 모터부에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 모터부(100)는 내부에 모터가 위치하며, 모터를 감싸는 케이스(101)의 외측면에는 회전식 노브(110)가 위치한다. 앞서 설명한 바와 같이, 케이스(101)의 외측면으로 노출된 회전식 노브(110)의 돌기(111)를 작업자가 회전시켜 모드를 전환하면, 모드에 따라 모터는 정회전 또는 역회전하게 된다.
아래에서는 이와 같이 구성된 모터부에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 케이스(101)의 내부에 모터의 고정자(120)가 장착되며, 고정자(120)에는 외부 전원이 인가되는 2개의 단자(130T)가 형성된 링형의 고정 플레이트(130)가 고정자의 후단에 고정된다.
그리고 고정 플레이트(130)의 배면에는 링형의 브러시 캐리어(140)가 고정 플레이트(130)와 마주하게 정합된 상태에서 회전 가능하게 장착된다.
그리고 브러시 캐리어(140)에는 회전식 노브(110)가 결합되어 회전식 노브(110)의 회전에 의해 브러시 캐리어(140) 또한 함께 회전하게 되는데, 브러시 캐리어(140)의 정면에는 3개의 단자(140T)가 형성되며, 브러시 캐리어(140)가 회전하면서 3개의 단자(140T) 중 2개의 단자는 고정 플레이트(130)에 형성된 2개의 단자(130T)와 접속하여 전원을 브러시 캐리어(140)에 장착된 카본 브러시(141)로 인가한다. 카본 브러시(141)에 인가된 전류의 극에 따라 카본 브러시(141)와 접한 정류자의 전기장이 전환되고, 전기장의 전환에 따라 정류자의 회전방향이 전환되면서 정회전 또는 역회전하게 된다.
이와 같이 구성된 모터부(100)에 있어서, 고정 플레이트(130)에는 모터의 작동 시에 발상하는 고주파 노이즈를 감소시키기 위한 필터(133)가 장착된다.
필터(133)는 고정 플레이트(130)의 후면에 노출된 2개의 단자(130T)가 위치한 외측방향으로 형성되며, 고정 플레이트(130)의 전방으로 연장된다. 고정 플레이트(130)를 고정자(120)에 장착하였을 경우 한 쌍의 필터(133)는 고정자(120)의 외측면과 케이스(101)의 사이에 위치하며, 필터(133)의 내부에는 초크 코일(choke coil)이 내장되어 모터 작동 시에 발생하는 고주파 노이즈를 여과하여 모터의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 필터(133)가 고정자(120)와 케이스(101)의 사이에 위치함에 따라 모터부(100)의 크기를 콤팩트하게 구성할 수 있다.
고정 플레이트(130)의 단자(130T)에서 연장된 리드선(134)이 필터(133)의 초크 코일에 연결되며, 초크 코일이 고주파 노이즈의 필터링 기능을 수행하게 된다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정자(120)와 고정 플레이트(130)의 결합을 확고하게 유지할 수 있도록, 고정자(120)에는 그 길이방향으로 복수의 볼트홀(121)이 형성되고, 고정자(120)의 후단에 장착되는 고정 플레이트(130)의 정면에는 보스(137)가 형성된다.
따라서 고정자(120)에 형성된 볼트홀(121)을 관통한 볼트(123)가 보스(137)에 체결됨으로써, 고정자(120)와 고정 플레이트(130)의 결합관계가 볼트 체결에 의해 확고해진다. 이와 같이 고정자(120)에 고정 플레이트(130)의 결합이 볼트(123)의 체결에 의해 확고하게 이루어짐에 따라 진동 및 충격에 의해 고정 플레이트(130)가 분리되는 등의 문제점을 해결할 수 있으며, 아래에서 설명하는 고정 플레이트(130)의 단자(130T)와 브러시 캐리어(140)의 단자(140T)의 접속 또한 안정적으로 접속이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 고정 플레이트(130)에 장착된 2개의 단자(130T)는 고정 플레이트(130)의 사출 시에 인서트(insert) 사출방식으로 단자만 고정 플레이트(130)의 배면에 위치하되, 단자(130T)는 마주하는 브러시 캐리어(140) 방향으로 경사지게 위치한다. 그리고 단자(130T)의 끝단인 접점에는 브러시 캐리어(140) 방향으로 돌출하게 돌출된 압점(131)이 형성된다.
이와 같이 구성된 고정 플레이트(130)가 볼트(123)에 의해 고정자(120)에 고정된 상태에서 고정 플레이트(130)의 배면에 브러시 캐리어(140)가 장착됨에 있어서, 고정 플레이트(130)의 배면으로 돌출된 후크(136)가 브러시 캐리어(140)의 내측면에 삽입되어 걸림되고, 브러시 캐리어(140)의 정면으로 돌출된 후크(146)가 고정 플레이트(130)의 내측면으로 삽입되어 걸림됨으로써, 고정 플레이트(130)의 배면에 브러시 캐리어(140)가 장착된다.
여기에서 고정 플레이트(130)와 브러시 캐리어(140)가 후크(136, 146)에 의해 결합됨에 따라 후크(136, 146)가 걸림된 부위의 원주방향의 길이만큼 고정 플레이트(130)를 기준으로 브러시 캐리어(140)가 원주방향 회전이 가능하게 된다. 그리고 고정 플레이트(130)에 브러시 캐리어(140)가 결합됨에 따라 브러시 캐리어(140)를 향해 경사지게 위치한 고정 플레이트(130)의 단자(130T)는 브러시 캐리어(140)에 의해 가압되어 탄성복원력이 발생하며, 발생한 탄성복원력은 고정 플레이트(130)의 단자(130T)가 브러시 캐리어(140)의 단자(140T)를 가압하는 방향으로 작용하여 어느 쪽 단자에 마모가 발생하더라도 탄성복원력에 의해 지속적인 접속이 가능하다.
한편, 고정 플레이트(130)의 단자(130T)와 대향하여 브러시 캐리어(140)에는 3개의 단자(140T)가 인서트 방식으로 장착되는데, 3개의 단자(140T)는 브러시 캐리어(140)의 정면에 위치한다.
따라서 브러시 캐리어(140)의 회전에 따라 브러시 캐리어(140)의 3개 단자 중 2개의 단자는 고정 플레이트(130)의 2개의 단자와 접속된다.
3개의 단자 중 중앙에 위치한 1개의 단자는 브러시 캐리어(140)에 장착된 1개의 카본 브러시(141)와 직접 연결되고, 양측 2개의 단자(140T)는 'C'자형 전도체(143)의 양단에 접속된 상태로 C자형 전도체는 다른 1개의 카본 브러시(141)에 접속된다.
따라서 고정 플레이트(130)의 2개의 단자(130T) 중 어느 한 단자의 극이 양극이고, 다른 한 단자의 극이 음극일 때, 브러시 캐리어(140)의 회전에 따라 3개의 단자 중 중앙에 위치한 단자는 고정 플레이트(130)의 2개의 단자 중 어느 한 단자에 접속되고, 브러시 캐리어(140)의 양측 2개의 단자 중 한 단자는 고정 플레이트(130)의 2개의 단자 중 다른 한 단자에 접속된다.
이와 같이 브러시 캐리어(140)에 회전에 따라 2개의 카본 브러시(141)에 인가되는 전류의 극이 전환되면서 모터의 정류자는 정방향 또는 역방향으로 회전하게 된다.
한편, 브러시 캐리어(140)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 그 배면에 회전식 노브(110)와 결합되고, 회전식 노브(110)의 돌기(111)는 케이스(101)의 상부로 돌출된다.
따라서 작업자가 케이스(101)의 상부로 돌출된 회전식 노브(110)의 돌기(111)를 밀어 회전시키면 회전식 노브(110)와 함께 브러시 캐리어(140)가 후크(136, 146)로 결합된 고정 플레이트(130)를 따라 원주방향으로 회전하며 모드 전환 즉 극전환이 이루어진다.
이와 같이 고정 플레이트(130)와 마주한 상태에서 브러시 캐리어(140)가 회전함에 있어서, 고정 플레이트(130)의 외측면에는 브러시 캐리어(140)의 외측면을 감싸는 지지편(138)이 180도 각도로 고정 플레이트(130)의 양측에 형성되고, 지지편(138)의 안쪽에는 돌기(139)가 형성된다.
그리고 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 양측 지지편(138)의 안쪽에 위치한 브러시 캐리어(140)의 외측면에는 돌기(139)와 정합하는 2개의 홈(145)이 형성된다. 여기에서 2개의 홈(145)의 사이 각은 회전식 노브(110)가 정회전 모드와 역회전 모드로 전환되는 회전각도와 동일하게 형성된다. 따라서 회전식 노브(110)가 정회전 모드 또는 역회전 모드에 위치할 경우 돌기(139)가 브러시 캐리어(140)의 2개의 홈(145) 중 어느 한 홈에 정합되고, 작업자가 모드 전환을 할 경우 정합된 돌기(139)와 홈(145)은 브러시 캐리어(140)의 회전에 따라 정합이 해제되어 다른 홈에 돌기(139)가 정합된다.
이와 같이 모드 전환에 따라 돌기(139)와 홈(145)이 정합함에 따라 클릭감이 형성되어 작업자가 모드 전환을 촉감으로 확인하며 또한 적당한 힘이 회전식 노브(110)에 가해지기 전에는 돌기(139)와 홈(145)의 정합에 의해 회전식 노브(110)의 회전이 잠금된다. 여기에서 돌기(139)와 홈(145)의 정합 및 해제는 지지편(138)의 탄성에 의해 이루어진다.
이와 같이 본 발명에 따른 전동공구의 모터부는 고주파 노이즈를 제거하기 위한 필터(133)가 장착됨에 있어 고정자(120)와 케이스(101)의 사이에 위치하여 모터부의 사이즈를 콤팩트하게 구성할 수 있으며, 또한 단자(130T)에 돌출된 압점을 형성하고 고정 플레이트(130)와 브러시 캐리어(140)를 정합함에 있어 단자(130T)가 탄성력을 갖고 접속될 수 있게 구성함으로써, 접속에 대한 신뢰성이 높다는 장점이 있다.
또한 고정자(120)와 고정 플레이트(130)를 볼트(123) 체결로 고정함으로써, 모터에 발생하는 진동 및 충격 등에 의해 내구성을 향상시키며, 회전식 노브(110)의 회전에 따라 돌기(139)와 홈(145)이 정합되어 클릭 감을 형성함으로써, 모드 전환이 안정적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
100 : 모터부
101 : 케이스
110 : 회전식 노브
111 : 돌기
120 : 고정자
121 : 볼트홀
123 : 볼트
130 : 고정 플레이트
130T, 140T : 단자
131 : 압점
133 : 필터
134 : 리드선
136, 146 : 후크
137 : 보스
138 : 지지편
139 : 돌기
140 : 브러시 캐리어
141 : 카본 브러시
143 : 전도체
145 : 홈

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 고정자에 고정되며 일측면에는 전원을 공급하기 위한 2개의 단자가 형성된 고정 플레이트와,
    고정 플레이트의 일면과 접해 위치하며 케이스의 외측면에 노출된 돌기에 의해 원주방향으로 회전하면서 3개의 단자 중 2개의 단자가 고정 플레이트의 2개의 단자와 접속되는 브러시 캐리어와,
    고정 플레이트에 연결되어 고정자와 케이스의 사이에 위치하는 노이즈 필터를 포함하며,
    케이스의 외측면에 노출되는 상기 돌기가 구비되며 브러시 캐리어에 장착되어 돌기에 의해 브러시 캐리어를 원주방향으로 회전시키는 회전식 노브를 더 포함하고,
    고정 플레이트에 형성된 2개의 단자는 브러시 캐리어의 결합에 의해 탄성변형되며 2개의 단자의 단부에는 브러시 캐리어의 방향으로 돌출된 압점이 형성되어 브러시 캐리어의 단자와 탄성복원력에 의해 접속되며,
    고정 플레이트에는 브러시 캐리어의 외측면을 감싸는 복수의 지지편이 형성되며 지지편의 안쪽에는 돌기와 홈 중 어느 하나가 형성되고, 브러시 캐리어의 외측면에는 돌기와 홈 중 다른 하나가 형성되어 브러시 캐리어의 원주방향 회전에 의해 지지편이 탄성변형되면서 돌기와 홈이 상호 정합하고,
    고정 플레이트 또는 브러시 캐리어에 형성된 홈은 2개로서, 브러시 캐리어의 회전각도와 홈의 사이 각이 동일한 것을 특징으로 하는 전동공구의 모터부.
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