KR102414687B1 - 브러쉬 어셈블리 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 모터에 적용되는 브러쉬 어셈블리에 대한 것으로, 특히 커버기판과 상기 커버기판상에 배치되는 도전패턴부과 상기 도전패턴부와 일체로 구현되어 양측 말단에 마련되는 브러쉬홀더부를 포함하는 도전홀더모듈 및 상기 브러쉬 홀더부 내측에 배치되는 브러쉬를 포함하는 브러쉬모듈을 포함하는 직류모터용 브러쉬 어셈블리를 제공할 수 있도록 한다.

Description

브러쉬 어셈블리 및 이를 포함하는 모터{A BRUSH ASSEMBLY AND MOTOR USING THE SAME}

본 발명의 실시예는 모터에 적용되는 브러쉬 어셈블리에 대한 것이다.

일반적으로, 모터(Motor)는 전기에너지를 운동에너지로 변환시키는 것으로, 이러한 모터는 전원의 종류에 따라 직류모터와 교류모터로 분류된다.

그리고, 직류 모터는 내부의 전기자가 180도 회전할 때마다 방향을 바꾸는 방법에 따라 브러쉬를 사용한 브러쉬 모터와, 전자 스위칭 기술을 이용한 브러쉬리스 모터로 구분된다. 그리고, 교류모터는 3상교류용과 단상교류용으로 구분되며, 각각에 유도모터와 동기모터가 있다.

한편, 자동차는 ABS 브레이크, 시동장치 등 다양한 장치가 사용되는데, 이러한 장치들은 자동차의 차체에 구비되는 전원을 공급받아 작동하는 브러쉬 직류모터에 의해 구동되고 있다.

직류모터에는 정류자와 접촉되는 브러쉬가 구비되며, 상기 브러쉬를 고정시키고 정류자와의 접촉에 의한 충격을 완화하기 위한 브러쉬홀더가 구비된다. 그러나, 이러한 브러쉬홀더는 커버기판에 사출과 소성작업으로 진행되며, 각각 4개의 브러쉬홀더를 장착하고, 배선을 구현하게 되는바, 제조공정 및 비용의 증가로 이어지는 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 실시예는 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 기존의 브러쉬 홀더의 구조를 배선과 일체형 구조로 구현하고, 브러쉬홀더가 배치되는 커버기판에 배선을 대체하는 도전성 패턴을 매립하는 구조로 구현하여 조립공정을 간소화함은 물론, 부품 단가의 절감을 구현할 수 있게 된다.

나아가, 도전성 패턴의 연결구조가 기존의 배선 구조를 대체하게 되는바, 모터의 회전에 의한 배선의 단락의 문제를 일소할 수 있어 구조적인 안정성을 확보할 수 있게 된다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 커버기판과 상기 커버기판상에 배치되는 도전패턴부과 상기 도전패턴부와 일체로 구현되어 양측 말단에 마련되는 브러쉬홀더부를 포함하는 도전홀더모듈 및 상기 브러쉬 홀더부 내측에 배치되는 브러쉬를 포함하는 브러쉬모듈을 포함하는 직류모터용 브러쉬 어셈블리를 제공할 수 있도록 한다.

특히, 상술한 브러쉬 어셈블리를 적용하는 직류 모터의 경우, 상면이 개방된 하우징과 상기 하우징의 상면에 결합된 브러쉬 어셈블리; 일측 및 타측이 상기 하우징 및 상기 커버에 지지되어 회전가능하게 설치된 회전축; 상기 회전축의 외주면에 결합된 요크와 상기 요크에 권선된 코일을 가지는 회전자; 상기 회전자를 감싸는 형태로 상기 하우징에 결합된 마그네트인 고정자; 및 상기 회전축의 외주면에 고정되며 상기 코일과 접속된 정류자를 포함하는 구조로 구현할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 브러쉬 홀더의 구조를 배선과 일체형 구조로 구현하고, 브러쉬홀더가 배치되는 커버기판에 배선을 대체하는 도전성 패턴을 매립하는 구조로 구현하여 조립공정을 간소화함은 물론, 부품 단가의 절감을 구현할 수 있는 효과가 있다.

나아가, 도전성 패턴의 연결구조가 기존의 배선 구조를 대체하게 되는바, 모터의 회전에 의한 배선의 단락의 문제를 일소할 수 있어 구조적인 안정성을 확보할 수 있는 장점도 구현된다.

도 1은 일반적인 구조의 직류모터에 적용되는 브러쉬 어셈블리의 구조도를 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 다른 직류모터에 적용되는 브러쉬 어셈블리의 구조도를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리의 주요 구성의 구조를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리의 커버기판의 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명이 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리가 적용되는 직류모터의 구조를 예시한 단면개념도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 일반적인 구조의 직류모터에 적용되는 브러쉬 어셈블리의 구조도를 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 다른 직류모터에 적용되는 브러쉬 어셈블리의 구조도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 브러쉬 어셈블리의 구조를 비교 설명한다.

우선, 도 1a의 구조와 같이, 일반적인 직류모터의 경우, 커버기판(10) 상에 브러쉬(30)을 내장하는 브러쉬홀더(20)를 구비하며, 각각의 브러쉬(30)은 별도의 배선(40)을 통해 외부와 전기적으로 연결하게 된다. 또한, 도 1b에 도시된 것과 같이 이러한 브러쉬 홀더(20)의 내부에는 브러쉬(30)에 탄성을 인가하는 탄성부재(30)이 구비될 수 있도록 한다. 이러한 구조는 브러쉬홀더(20) 4개와 각각에 포함되는 브러쉬(20), 탄성부재를 지지하는 구조가 각각 조립되게 되는바 조립공정의 손실이 커지게 된다.

이에 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리 (200)의 구조를 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리 (200)의 구조는 커버기판(210)을 구비하며, 특히 상기 커버기판상(210)에 배치되는 도전패턴부(232)과 상기 도전패턴부와 일체로 구현되어 양측 말단에 마련되는 브러쉬홀더부(231)를 포함하는 도전홀더모듈(230) 및 상기 브러쉬 홀더부 내측에 배치되는 브러쉬(251)를 포함하는 브러쉬모듈(250)을 포함하여 구성될 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에서는, 상기 브러쉬홀더부(231)와 도전패턴부(232)가 상호 일체형 구조로 구현되는 도전홀더모듈(230)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 즉, 도 1에서 상술한 것과 같이, 독립적인 브러쉬홀더를 구비하는 것이 아니라, 도 2에 도시된 구조와 같이, 브러쉬를 고정하고 지지하는 브러쉬홀더부(231)과 일체형으로 연결되는 도전패턴부(232)를 구비하는 구조로 구현하고, 상기 도전패턴부(232)의 양측 말단에는 한 쌍의 브러쉬 홀더부를 구비하도록 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리의 주요 구성의 구조를 도시한 개념도이다.

즉, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 도전홀더모듈(230)은 상호 대향하는 방향에 제1 및 제2 브러쉬홀더부(231, 233)를 구비하는 제1도전홀더모듈(X)과 상기 제1도전홀더모듈(X)의 도전패턴부(232)와 절연되도록 배치되며, 상기 제1 및 제2브러쉬홀더부(231, 233)의 배치 방향과 교차하여 배치되는 제3 및 제4브러쉬홀더부(241, 243)를 구비하는 제2도전홀더모듈(Y)을 포함하여 구성될 수 있도록 한다. 툭히, 상기 제1도전홀더모듈(X)과 제2도전홀더모듈(Y)은 제조의 편의를 위해 일체형 구조로 사출 성형되는 구조로 구현될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 제1도전홀더모듈(X)과 제2도전홀더모듈(Y)을 구성하는 제1 내지 제4브러쉬홀더부(231, 233, 241, 243)는 내측에 수용되는 브러쉬(351, 252, 253, 254)의 상부면을 덮는 구조로 구현되는 커버부(C1)와 상기 커버부와 도전성패턴(232)를 연결하는 도전성 연결부(C2)를 구비하는 구조로 구현될 수 있다. 상기 도전성연결부와 커버부는, 브러쉬의 상면과 측면을 지지하는 구조로 브러쉬를 내부에 안정적으로 고정할 수 있도록 한다. 도시되지는 않았으나, 브러쉬홀더부의 내부에 마련되며, 상기 브러쉬의 말단에서 탄성을 제공하는 탄성부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리는, 도 4의 구조와 같이 결합된 구조물을 도 5에 도시된 커버기판(210)에 배치할 수 있도록 한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리의 커버기판의 구조를 도시한 것이다.

이 경우, 상기 커버기판(210)에는 도 4에서의 4개의 브러쉬홀더부가 고정되는 고정부(220) 구조물이 배치되며, 상기 고정부(220)의 후면에는 브러쉬와 탄성부재가 지지되는 격벽(221) 구조물을 구비하는 구조로 구현될 수 있다. 나아가, 도 4에서의 상기 도전패턴부(232, 242)는, 상기 커버기판에 마련되는 음각의 가이드홈(210)에 일표면이 삽입되도록 배치될 수 있도록 한다.

즉, 도 2 및 도 5를 참조하면, 도 2에 도시된 것과 같이, 가이드홈(210)에 도전패턴부(232, 242)의 일부가 매립되는 구조로 배치되도록 하여, 구조적인 안정성을 확보할 수 있도록 한다.

상기 도전패턴부(232, 242)는 도 2에 도시된 것과 같이, 일표면은 외부로 노출되며, 다른 표면은 상기 가이드홈(210)에 삽입되어 끼워지는 구조로 장착되게 되는바, 모터의 진동이나 회전에 의해서도, 상기 도전패턴부가 움직이거나 함께 진동하지 않도록 해, 단락이 발생하는 문제를 일소할 수 있도록 한다.

또한, 도 2에 도시된 것과 같이, 한정된 공간에서 공간활용의 효율성을 극대화하기 위해서 본 발명의 실시예에서는, 상기 제1도전홀더모듈 및 상기 제2도전홀더모듈의 상기 도전성패턴(232) 상에 적어도 하나의 브러쉬(252)가 배치되는 구조로 배치할 수 있도록 한다. 이 경우, 도 2의 부분 확대도와 같이, 브러쉬(252)가 올라가는 도전성패턴(232)의 접촉면에는, 절연성부재(S)를 배치한 후 브러쉬를 장착하여 절연특성을 확보할 수 있도록 한다.

이상의 도 2 내지 도 5에 따른 본 발명이 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리의 경우, 브러쉬 홀더의 구조를 배선과 일체형 구조로 구현하고, 브러쉬홀더가 배치되는 커버기판에 배선을 대체하는 도전성 패턴을 매립하는 구조로 구현하여 조립공정을 간소화함은 물론, 부품 단가의 절감을 구현할 수 있게 할 수 있다.

도 6은 본 발명이 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리가 적용되는 직류모터의 구조를 예시한 단면개념도이다.

이하에서는 도 6을 참조하여, 도 2 내지 도 5에 따른 본 발명이 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리가 적용되는 직류모터의 구현실시예를 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명이 실시예에 따른 브러쉬 어셈블리가 적용되는 직류모터는 도시된 바와 같이, 상면이 개방된 하우징(110)과 하우징(110)의 개방된 상면에 결합된 상술한 구조의 브러쉬 어셈블리(200)이 배치될 수 있다.

나아가, 상기 하우징(110)의 저면에는 회전축(130)의 일측이 지지되어 회전가능하게 설치되고, 상기 회전축(130)의 타측은 상기 브러쉬 어셈블리(200)을 관통하여 브러쉬 어셈블리(200)의 커버부재의 외측에 위치된다.

상기 브러쉬 어셈블리(200)에는 회전축(130)의 타측을 지지하는 베어링(140)이 설치될 수 있다.

또한, 상기 하우징(110)의 내부에 위치된 회전축(130)의 외주면에는 회전자(150)가 결합되고, 하우징(110)의 내주면에는 고정자(160)가 결합된다. 상기 회전자(150)는 회전축(130)의 외주면에 고정된 코어(151)와 코어(151)에 권선된 코일(155)을 가지고, 고정자(160)는 회전자(150)를 감싸는 형태로 설치된 마그네트로 마련된다.

상기 브러쉬 어셈블리(200)의 바로 하측의 회전축(130)의 외주면에는 코일(155)과 접속된 정류자(170)가 결합되고, 상기 브러쉬 어셈블리(200)의 저면에는 정류자(170)로 외부의 전원을 공급하기 위한 상술한 브러쉬(251)를 포함하는 구성이 결합된다.

이러한 구조에서도 상술한 것과 같이, 브러쉬 어셈블리(200)를 구성하는 도 5의 구조가 적용되는바, 구조적인 안정성을 확보함은 물론, 조립공정의 편의성이 증진될 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

200: 브러쉬 어셈블리
210: 커버기판
220: 가이드홈
230, 240: 도전홀더모듈
231, 233, 241, 243: 브러쉬홀더부
232, 242: 도전패턴부
251, 252, 253, 254: 브러쉬

Claims (11)

1. 커버기판;
   상기 커버기판 상에 배치되는 도전홀더모듈;
   상기 커버기판 상에서 상기 도전홀더모듈의 적어도 일부와 오버랩되게 배치되는 브러쉬 및
   상기 도전홀더모듈과 상기 브러쉬를 전기적으로 연결하는 통전부를 포함하는 브러쉬모듈; 을 포함하고,
   상기 도전홀더모듈은
   도전패턴부;
   일단이 상기 도전패턴부와 연결되고 상기 도전패턴부와 수직하게 배치되는 도전성 연결부; 및
   상기 도전성 연결부의 타단과 연결되고 상기 도전패턴부와 평행하게 배치되는 브러쉬홀더부를 포함하고,
   상기 통전부의 일단은 상기 브러쉬홀더부의 상면에 접촉되고 상기 통전부의 타단은 상기 브러쉬와 결합되는 브러쉬 어셈블리.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 도전패턴부는,
   상기 커버기판에 마련되는 음각의 가이드홈에 일표면이 삽입되도록 배치되는 브러쉬 어셈블리.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 도전홀더모듈은,
   상호 대향하는 방향에 제1 및 제2 브러쉬홀더부를 구비하는 제1도전홀더모듈과,
   상기 제1도전홀더모듈의 도전패턴부와 절연되도록 배치되며, 상기 제1 및 제2브러쉬홀더부의 배치 방향과 교차하여 배치되는 제3 및 제4 브러쉬홀더부를 구비하는 제2도전홀더모듈을 포함하는 브러쉬 어셈블리.
   
4. 삭제
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1도전홀더모듈 및 상기 제2도전홀더모듈의 상기 도전패턴부 상에 적어도 하나의 브러쉬가 배치되는 구조의 브러쉬 어셈블리.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1도전홀더모듈 및 상기 제2도전홀더모듈의 상기 도전패턴부 상에 배치되는 브러쉬의 하부에 마련되는 절연부재를 포함하는 브러쉬 어셈블리.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 브러쉬 어셈블리는,
   상기 브러쉬홀더부의 내부에 마련되며, 상기 브러쉬의 말단에서 탄성을 제공하는 탄성부재를 포함하는 브러쉬 어셈블리.
   
8. 상면이 개방된 하우징;
   일측 및 타측이 상기 하우징 및 상기 커버에 지지되어 회전가능하게 설치된 회전축;
   상기 회전축의 외주면에 결합된 요크와 상기 요크에 권선된 코일을 가지는 회전자;
   상기 회전자를 감싸는 형태로 상기 하우징에 결합된 마그네트인 고정자;
   상기 회전축의 외주면에 고정되며 상기 코일과 접속된 정류자; 및상기 하우징의 상면에 결합되는 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 브러시 어셈블리를 포함하는 모터.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 도전패턴부, 상기 도전성 연결부 및 상기 브러쉬홀더부는 한몸으로 형성되는 브러쉬 어셈블리.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 브러쉬홀더부는 상기 브러쉬의 상면을 덮는 커버부 및 상기 커버부의 측면에서 상기 커버부와 수직하게 배치되는 돌기부를 포함하는 브러쉬 어셈블리.
    
11. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 브러쉬홀더부는 상기 커버기판의 중앙을 기준으로 방사상으로 배치되는 브러쉬 어셈블리.

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