KR102471033B1 - 전동모터용 샤프트 접지 링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기차 구동모터 등의 샤프트에서 발생하는 유도전류를 접지시켜주는 전동모터용 샤프트 접지 링에 관한 것으로서, 내측에 샤프트 수용공이 관통 형성된 링 플레이트부와, 상기 링 플레이트부의 테두리를 따라 축방향으로 돌출 형성된 테두리 림부를 구비하고, 상기 링 플레이트부의 판면으로부터 상기 축방향으로 돌출 형성되는 한 쌍의 핀이 상기 링 플레이트부의 중심축선에 대칭을 이루는 복수의 개소에 구비되는 전도성 재질의 케이스와; 상기 복수의 개소마다 상기 링 플레이트부의 판면에 적층됨으로써 상기 테두리 림부의 내측에 수용되는 상,하 한 쌍의 전도성 재질의 적층플레이트와, 상기 상,하 한 쌍의 적층플레이트 사이에 개재되어 내측단이 상기 샤프트 수용공을 향해 돌출되는 탄소섬유를 구비하고, 상기 한 쌍의 핀이 상기 적층플레이트에 형성되는 한 쌍의 관통공에 삽입되어 돌출되는 단부가 펀칭가공에 의해 변형됨으로써 상기 링 플레이트부의 판면 상에 고정되는 복수의 브러쉬 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 생산성이 우수해지고 소재의 전기전도도가 상대적으로 높으며 샤프트의 직경 변화에 용이하게 대응할 수 있다.

Description

전동모터용 샤프트 접지 링{SHAFT GROUNDING RING FOR ELECTRIC MOTOR}

본 발명은 전기차 구동모터 등의 샤프트에서 발생하는 유도전류를 접지시켜주는 전동모터용 샤프트 접지 링에 관한 것이다.

일반적으로, 전기 자동차를 구동하는데 사용되는 모터는 가변 주파수 드라이브(VFD, Variable Frequency Drive)를 사용하므로 이로 인해 유도전류가 발생하게 된다.

이때 발생된 유도전류는 샤프트로 흐르게 되는데 별도의 접지수단이 없다면 상기 샤프트의 회전을 지지하는 베어링을 통해 하우징으로 전달됨으로써 차체로 접지된다. 이 경우 상기 샤프트와 베어링 사이에는 유도전류로 인한 방전가공(EDM, Electrical Discharge Machining) 효과로 인해 피팅, 프로스팅, 플루팅 등의 표면손상이 발생하는 문제가 있었다.

그리고, 이러한 문제를 해결하기 위한 솔루션으로서 샤프트 둘레에 장착하여 상기 베어링보다 더 작은 저항으로써 유도전류를 끌어당겨 접지시켜주는 샤프트 접지 링(SGR, Shaft Grounding Ring)이 미국특허 제7,136,271호, 제8,169,766호 등에 개시된 바 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 샤프트 접지 링은 생산성이 떨어지고 소재의 전기 전도도가 상대적으로 떨어진다는 문제가 있으며, 샤프트의 직경 변화에 따른 대응이 용이하지 못하다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 생산성이 우수하고 소재의 전기전도도가 상대적으로 높으며 샤프트의 직경 변화에 용이하게 대응할 수 있는 전동모터용 샤프트 접지 링을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전동모터용 샤프트 접지 링에 있어서, 내측에 샤프트 수용공이 관통 형성된 링 플레이트부와, 상기 링 플레이트부의 테두리를 따라 축방향으로 돌출 형성된 테두리 림부를 구비하고, 상기 링 플레이트부의 판면으로부터 상기 축방향으로 돌출 형성되는 한 쌍의 핀이 상기 링 플레이트부의 중심축선에 대칭을 이루는 복수의 개소에 구비되는 전도성 재질의 케이스와; 상기 복수의 개소마다 상기 링 플레이트부의 판면에 적층됨으로써 상기 테두리 림부의 내측에 수용되는 복수의 전도성 재질의 적층플레이트와, 상기 복수의 적층플레이트 사이에 개재되어 내측단이 상기 샤프트 수용공을 향해 돌출되는 탄소섬유를 구비하고, 상기 한 쌍의 핀이 상기 적층플레이트에 형성되는 한 쌍의 관통공에 삽입되어 돌출되는 단부가 펀칭가공에 의해 변형됨으로써 상기 링 플레이트부의 판면 상에 고정되는 복수의 브러쉬 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동모터용 샤프트 접지 링을 제공한다.

여기서, 상기 케이스는 다이캐스팅에 의한 알루미늄 합금의 사출 성형물이고, 상기 복수의 적층플레이트는 프레스 가공에 의한 강철 판재의 프레스물인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 복수의 적층 플레이트는 상기 테두리 림부의 내주면에 접촉 지지되는 외측의 장경 원호부와, 상기 샤프트 수용공을 이루는 원에 반경방향으로 소정 간격만큼 이격하여 평행하게 배치되는 내측의 단경 원호부를 가지며, 상기 탄소섬유는 상기 내측단이 상기 단경 원호부를 지나 상기 샤프트 수용공을 이루는 원의 내측으로 소정 거리만큼 돌출 형성된 것이 바람직하다.

이때, 상기 복수의 적층 플레이트는 상기 한 쌍의 관통공이 원주방향으로 양측 단부에 형성되고, 상기 탄소섬유는 상기 한 쌍의 관통공 사이에서 원주방향으로 배열되게 형성될 수도 있다.

한편, 상기 복수의 적층 플레이트는 상,하 한 쌍의 적층 플레이트와, 상기 한 쌍의 적층 플레이트의 사이에 개재되는 매개 플레이트로 이루어지고, 상기 탄소섬유는 상기 매개 플레이트의 상,하면에서 상기 한 쌍의 적층 플레이트와의 사이에 각각 개재되는 구성을 취할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 전동모터용 샤프트 접지 링에 의하면 케이스 판면에 돌출 형성된 핀에 브러쉬 모듈을 끼워 펀칭가공함으로써 간단히 조립이 완성되므로 종래기수에 비해 샤프트 접지 링의 생산성을 향상시킬 수 있다.

나아가, 상기 케이스는 알루미늄 합금의 사출 성형물로 제작함으로써 다이캐스팅 성형을 통해 상대적으로 짧은 시간에 대량 생산이 가능하며, 종래기술에 비해 더욱 높은 전기전도도를 나타낼 수 있으므로 유도전류의 접지 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 케이스 판면의 핀의 위치를 반경방향으로 조절해가며 사출 성형물을 제작함으로써 상기 브러쉬 모듈의 반경방향의 위치를 조절할 수 있으므로 샤프트의 직경 변화에 쉽게 대응할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용 샤프트 접지 링의 일 구성요소인 케이스의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용 샤프트 접지 링의 일 구성요소인 브러쉬 모듈의 사시도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용 샤프트 접지 링의 정면도 및 측단면도,
도 5는 본 발며의 실시예에 따른 전동모터용 샤프트 접지 링이 설치된 전동모터의 사시도,
도 6은 도 2의 브러쉬 모듈의 변형례를 도시한 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전동모터용 샤프트 접지 링(1)은 도 1에 도시된 케이스(10)와 도 2에 도시된 브러쉬 모듈(20)을 포함한다.

케이스(10)는 다이캐스팅에 의한 알루미늄 합금의 사출 성형물로서 링 플레이트부(11), 테두리 림부(12)로 구성된다. 링 플레이트부(11)는 내측에 샤프트 수용공(11a)이 관통 형성되고, 판면으로부터 축방향으로 돌출 형성되는 한 쌍의 핀(11b)이 중심축선(C)에 대칭을 이루어 90도 간격으로 4개의 개소에 구비된다(도 3 참조).

도 2의 브러쉬 모듈(20)은 상,하 한 쌍의 적층플레이트(21, 22), 이들 적층플레이트(21, 22) 사이에 개재되는 탄소섬유(23)로 구성된다.

전도성 재질의 적층플레이트(21, 22)는 프레스 가공에 의한 강철 판재의 프레스물이며, 원주방향으로 양측 단부에 형성되는 한 쌍의 관통공(21a)을 갖는다. 상기 탄소섬유(23)는 이들 한 쌍의 관통공(21a) 사이에서 원주방향으로 배열되게 형성된다.

상기 구성으로부터, 적층플레이트(21, 22) 사이에 탄소섬유(23)를 개재시킨 상태에서 접착제 등을 통해 부착시킨 브러쉬 모듈(20)을 도 1의 케이스(10)의 링 플레이트부(11)의 판면에 적층시킨다. 이때, 판면의 핀(11b)이 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 적층플레이트(21, 22)의 관통공(21a)에 삽입되며, 관통공(21a)을 통과하여 돌출되는 단부가 펀칭가공에 의해 변형, 즉 뭉그러뜨려짐으로써 브러쉬 모듈(20)을 링 플레이트부(11)의 판면 상에 적층된 상태로 고정시키게 된다.

적층 플레이트(21, 22)는 외측의 장경 원호부(21b)가 테두리 림부(12)의 내주면에 접촉 지지되며, 내측의 단경 원호부(21c)는 샤프트 수용공(11a)을 이루는 원에 반경방향으로 외측에 소정 간격(d)만큼 이격하여 평행하게 배치된다.

이때, 탄소섬유(23)의 내측단부(23a)는 상기 단경 원호부(21c)를 지나 샤프트 수용공(11a)을 이루는 원을 통과하여 그 내측으로 소정 거리(l)만큼 돌출 형성됨으로써, 상기 샤프트 수용공(11a)의 내측에 수용되는 샤프트(도 5의 31)의 외주면에 접촉한다.

이상과 같이 구성 및 조립되는 전동모터용 샤프트 접지 링(1)은 도 5에 도시된 바와 같이 전동모터(2)의 샤프트(31)를 내측에 수용한 상태에서 케이싱(32)의 판면에 부착되게 설치됨으로써, 샤프트(31)에 흐르는 유도전류를 탄소섬유(23)를 통해 인입시켜 케이싱(32)을 통해 차체 측으로 전달되도록 한다.

한편, 상기한 브러쉬 모듈(20)은 도 6에 도시된 바와 같이 대체될 수도 있다. 즉, 상,하 한 쌍의 적층 플레이트(21', 22')의 사이에 같은 재질의 매개 플레이트(24)를 개재시켜 탄소섬유(23')가 상기 매개 플레이트(24)의 상,하면에서 한 쌍의 적층 플레이트(21', 22')와의 사이에 각각 개재되는 구성(23a', 23b')을 취할 수도 있다.

이상에서 설명된 전동모터용 샤프트 접지 링(1)은 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 후술하는 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 상기 설명된 바에 한정되어서는 안 된다.

1: 전동모터용 샤프트 접지 링 2: 전동모터
10: 케이스 11: 링 플레이트
11a: 샤프트 수용공 11b: 핀
12: 테두리 림부 20: 브러쉬 모듈
21, 22: 적층플레이트 21a: 관통공
21b: 장경 원호부 21c: 단경 원호부
23: 탄소섬유 24: 매개 플레이트
31: 샤프트 32: 케이싱

Claims (5)

1. 전동모터용 샤프트 접지 링에 있어서,
   내측에 샤프트 수용공이 관통 형성된 링 플레이트부와, 상기 링 플레이트부의 테두리를 따라 축방향으로 돌출 형성된 테두리 림부를 구비하고, 상기 링 플레이트부의 판면으로부터 상기 축방향으로 돌출 형성되는 한 쌍의 핀이 상기 링 플레이트부의 중심축선에 대칭을 이루는 복수의 개소에 구비되는 전도성 재질의 케이스와;
   상기 복수의 개소마다 상기 링 플레이트부의 판면에 적층됨으로써 상기 테두리 림부의 내측에 수용되는 복수의 전도성 재질의 적층플레이트와, 상기 복수의 적층플레이트 사이에 개재되어 내측단이 상기 샤프트 수용공을 향해 돌출되는 탄소섬유를 구비하고, 상기 한 쌍의 핀이 상기 복수의 적층플레이트에 형성되는 한 쌍의 관통공에 삽입되어 돌출되는 단부가 펀칭가공에 의해 변형됨으로써 상기 링 플레이트부의 판면 상에 고정되는 복수의 브러쉬 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 복수의 적층 플레이트는
   상기 테두리 림부의 내주면에 접촉 지지되는 외측의 장경 원호부와, 상기 샤프트 수용공을 이루는 원에 반경방향으로 소정 간격만큼 이격하여 평행하게 배치되는 내측의 단경 원호부를 가지며,
   상기 탄소섬유는
   상기 내측단이 상기 단경 원호부를 지나 상기 샤프트 수용공을 이루는 원의 내측으로 소정 거리만큼 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 전동모터용 샤프트 접지 링.
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이스는 다이캐스팅에 의한 알루미늄 합금의 사출 성형물이고,
   상기 적층플레이트는 프레스 가공에 의한 강철 판재의 프레스물인 것을 특징으로 하는 전동모터용 샤프트 접지 링.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 적층 플레이트는
   상기 한 쌍의 관통공이 원주방향으로 양측 단부에 형성되고,
   상기 탄소섬유는 상기 한 쌍의 관통공 사이에서 원주방향으로 배열되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동모터용 샤프트 접지 링.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 적층 플레이트는
   상,하 한 쌍의 적층 플레이트와, 상기 한 쌍의 적층 플레이트의 사이에 개재되는 매개 플레이트로 이루어지고,
   상기 탄소섬유는 상기 매개 플레이트의 상,하면에서 상기 한 쌍의 적층 플레이트와의 사이에 각각 개재되는 것을 특징으로 하는 전동모터용 샤프트 접지 링.

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