KR102474503B1

KR102474503B1 - 샤프트 접지 장치 및 이의 제조방법과 응용

Info

Publication number: KR102474503B1
Application number: KR1020220103083A
Authority: KR
Inventors: 서정국; 진성우; 이슬기; 김정규
Original assignee: (주)씨엔티솔루션; 주식회사 어플라이드서멀
Priority date: 2022-08-18
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2022-12-06

Abstract

본 발명은 구동모터의 샤프트에 흐르는 전류를 흡수 및 제거하여 정전기와 전식을 방지하여 구동모터의 손상을 방지하기 위하여, 내측 단부가 각형으로 형성되는 프레임과 접지부가 샤프트 주위에 원주 방향으로 복수개가 각형으로 배열되는 샤프트 접지 장치 및 이의 제조방법과 응용에 관한 것이다.

Description

샤프트 접지 장치 및 이의 제조방법과 응용{SHAFT GROUNDING DEVICE, MANUFACTURING METHOD AND APPLICATION THEREOF}

본 발명은 샤프트(shaft) 접지 장치 및 이의 제조방법과 응용에 관한 것이다.

세계 자동차 산업은 지구온난화 등과 같은 환경오염 문제와 자원고갈로 위기에 직면해 있다. 세계 각국은 정부 주도로 순수 전기 동력 친환경 차량 산업 육성을 전략적으로 추진하고 있다.

순수 전기 친환경 차량은 내연기관 차량의 엔진 대신에 전기 에너지로 회전력을 얻는 구동원으로써, 전기모터(이하, 구동모터라고 함)가 탑재된다.

구동모터는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)의 주행 성능을 좌우하는 핵심 부품으로, 일반적으로 회전자(rotor)와 고정자(stator)로 구성된다.

최근에는 높은 용량과 토크(torque)의 구동모터일수록 발생되는 샤프트(shaft) 전압의 크기 또한 커지는 추세이다.

이에, 샤프트에는 샤프트로 흐르는 전류를 구동모터의 하우징으로 흐르게 하기 위하여 접지 장치가 결합된다.

다음은 샤프트 접지 장치에 관한 배경기술로, 미국 등록특허공보 US 7,339,777호(이하, 문헌 1)에 관한 설명이다.

문헌 1 발명은 샤프트로 흐르는 전류를 완화시키고 장기간 사용이 가능하며, 베어링 손상과 장애를 방지하는 회전 샤프트 접지 시스템에 관한 것이다.

그러나 문헌 1 발명은 U자 형상으로 감아진 접지 섬유가 환형 프레임에 감겨 접철되는 방식으로 조립체가 제조되어 가공이 용이하지 못하여 가격이 비싼 단점이 있다.

<배경기술문헌>

(문헌 1) 미국 등록특허공보 US 7,339,777호

본 발명은 상기 배경기술의 문제점을 해결하고, 샤프트 전압을 최소화하고 전류 손상을 방지하는 샤프트 접지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 샤프트에 흐르는 전류를 흡수 및 제거하여 정전기와 전식을 방지하여 구동모터의 손상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 내측 단부가 각형으로 형성되는 프레임과 접지부가 샤프트 주위에 원주 방향으로 복수개가 각형으로 배열됨으로써, 샤프트 접지 장치의 가공성이 향상되는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 접지부가 다수의 필라멘트(filament)를 1개의 가닥으로 형성되어 일정 길이로 절단되어도 풀어지지 않는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 프레임 내측 단부가 만곡으로 형성되어 접지부가 끊어지지 않는 것을 목적으로 한다.

더욱이, 본 발명은 접지 성능이 증대되는 샤프트 접지 장치를 이용하여 구동모터, 운송장치 등에 적용이 가능한 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 샤프트 접지 장치는 제1개구부가 포함되어 샤프트를 둘러싸는 하우징, 하우징 내에 복수개가 포함되되, 각형의 제2개구부가 포함되는 프레임, 및 샤프트 주위에 원주 방향으로 복수개가 각형으로 배열되되, 복수개의 프레임 사이에 포함되는 접지부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 하우징은 복수개의 프레임이 이탈되는 것을 방지하기 위하여 제1바디부 일측에 이탈방지부와, 제2바디부 단부에 절곡부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 샤프트 접지 장치는 복수개의 프레임 사이에 포함되는 접지부가 결합되기 위하여 프레임과 접지부 사이에 접착필름이 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 접지부는 금속계 필라멘트(filament), 탄소계 필라멘트 또는 전도성 폴리머계 필라멘트 중 선택되는 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 프레임은 내측 단부가 만곡으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구동모터는 상기 샤프트 접지 장치가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 운송장치는 상기 구동모터가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 샤프트 접지 장치의 제조방법은 접지부가 제조되는 단계, 하우징 및 프레임이 제조되는 단계, 및 하우징 및 프레임이 조립되는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 샤프트 접지 장치는 샤프트에 흐르는 전류를 흡수 및 제거하여 정전기와 전식을 방지하고, 샤프트의 전압을 최소화시켜 전류에 따른 구동모터의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 내측 단부가 각형으로 형성되는 프레임과 접지부가 샤프트 주위에 원주 방향으로 복수개가 각형으로 배열됨으로써, 샤프트 접지 장치의 가공성이 향상되어 대량생산 및 원가 절감이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 접지부가 다수의 필라멘트를 1개의 가닥으로 형성되어 일정 길이로 절단되어도 풀어지지 않음으로써, 자동화설비를 이용하여 샤프트 접지 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.

나아가, 본 발명은 프레임 내측 단부가 만곡으로 형성되어 접지부가 끊어지지 않음으로써, 샤프트 접지 장치의 접지 성능이 저하되지 않는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명은 접지 성능이 증대되는 샤프트 접지 장치를 이용하여 구동모터, 운송장치 등 다양한 분야에 적용이 가능할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 접지 장치를 설명하기 위한 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 샤프트 접지 장치의 분해사시도이고,
도 3은 도 1에 도시된 샤프트 접지 장치의 사시 수직 단면도이고,
도 4는 도 1에 도시된 프레임과 접지부가 결합되는 구조를 설명하기 위한 수직 분해단면도이고,
도 5는 도 1에 도시된 샤프트 접지 장치의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임을 설명하기 위한 사시도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 샤프트 접지 장치를 설명하기 위한 사시 수직 단면도이고,
도 8은 도 7에 도시된 샤프트 접지 장치의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 접지 장치를 포함하는 구동 모터를 설명하기 위한 사시도이고,
도 10은 도 9에 도시된 구동 모터를 설명하기 위한 수직 단면도이다.
<부호의 설명>
1: 접지 장치
10: 하우징
11: 제1바디부, 12: 제2바디부, 13: 절곡부, 14: 제1개구부, 15: 이탈방지부
20: 프레임, 21: 제2개구부
30: 접지부, 31: 제3개구부
40: 접착필름
2: 구동모터
3: 덮개, 4: 샤프트, 5: 회전자, 6: 고정자
100: 전류방향

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다.

본 발명은 여기에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환이 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다.

따라서 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.

본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 청구범위에 의해서 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 하고, 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 통상의 기술을 가진 사람에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 샤프트 접지 장치를 접지 장치(1)라 칭한다.

접지 장치(1)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(10), 프레임(20) 및 접지부(30)가 포함될 수 있다.

상기 하우징(10)은 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1개구부(14)가 포함되어 샤프트(4)를 둘러싸도록 원반 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 하우징(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1바디부(11), 제1바디부(11) 타단에 수직방향으로 연장 형성되는 제2바디부(12)와, 제1바디부(11)와 제2바디부(12) 사이에 이격공간이 형성될 수 있다.

상기 이격공간으로 복수개의 프레임(20)이 인입되어 배치될 수 있다.

또한, 하우징(10)은 제1바디부(11) 일 측에 이탈방지부(15)가 돌출 형성될 수 있다.

이때, 이탈방지부(15)는 다음에 설명할 프레임(20)의 제2개구부(21)의 각형의 따라 개수와 위치에 따라 변동되어 배치될 수 있기에, 이에 한정되지 않는다.

일예로, 도 2와 같이 프레임(20)의 제2개구부(21)의 각형이 팔각형으로 형성될 경우에는 제1바디부(11) 일 측에 이탈방지부(15)가 8개가 돌출 형성될 수 있다.

일예로, 도면에 도시되지 않았지만, 프레임(20)의 제2개구부(21)의 각형이 육각형으로 형성될 경우에는 제1바디부(11) 일 측에 이탈방지부(15)가 6개가 돌출 형성될 수 있다.

또한, 하우징(10)은 제2바디부(12) 타단 단부에 절곡부(13)가 형성될 수 있다.

이때, 절곡부(13)는 제2바디부(12) 타단 단부가 소정의 각도로 하우징(10) 내측 방향으로 절곡 형성될 수 있다.

바람직하게, 절곡부(13)는 상기 이격공간으로 인입되어 배치된 복수개의 프레임(20)이 이격공간에서 이탈되지 않을 정도의 각도로 하우징(10) 내측 방향으로 절곡 형성될 수 있다.

이에 따라, 하우징(10)은 상기 이탈방지부(15) 및 절곡부(13)가 형성됨에 따라, 상기 이격공간으로 인입되어 배치되는 복수개의 프레임(20)이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 하우징(10)은 샤프트(4)에 흐르는 전류가 접지부(30)를 따라 상기 하우징(10)을 거쳐 지면으로 이동되기 위하여 전도성이 있는 재질로 제조될 수 있다.

여기서, 전도성이 있는 재질은 전도성 금속, 전도성 고분자 또는 전도성 복합소재가 포함될 수 있다.

바람직하게, 상기 하우징(10)은 내식성 및 내구성이 향상되기 위하여, 전도성 금속으로 제조될 수 있다.

여기서, 전도성 금속은 알루미늄(Al)이 사용되며, 대안적으로 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 스테인리스 스틸(stainless steel) 등이 사용될 수 있음은 물론이다.

일예로, 전도성 금속으로 알루미늄이 사용될 경우에는 전기 전도성이 우수하고, 내식성이 좋으며 주조가 용이하고, 다른 전도성 금속에 비해 가벼운 장점이 있다.

이에 따라, 알루미늄으로 제조된 하우징(10)은 경량화가 가능함에 따라 이를 적용한 최종 제품의 무게가 줄어듦으로써, 적용 분야에 따라 제품의 연비나, 성능이 향상될 수 있다.

일예로, 전도성 금속으로 은이 사용될 경우에는 전기 전도성이 가장 우수하고, 가공성이 좋은 장점이 있다. 이에, 은으로 제조된 하우징(10)은 접지 장치(1)의 접지 성능을 향상시킬 수 있다.

일예로, 전도성 금속으로 구리가 사용될 경우에는 전기 전도성이 은 다음으로 우수하고, 유연하여 가공성이 용이하며 화학적 저항력이 크기에 부식저항이 큰 장점이 있다. 이에, 구리로 제조된 하우징(10)은 접지 장치(1)의 접지 성능을 향상시킬 수 있다.

일예로, 전도성 금속으로 금이 사용될 경우에는 전기 전도성이 우수하고, 내식성이 좋으며 유연하여 가공성이 용이한 장점이 있다. 이에, 금으로 제조된 하우징(10)은 접지 장치(1)의 접지 성능을 향상시킬 수 있다.

일예로, 전도성 금속으로 마그네슘이 사용될 경우에는 전기 전도성이 우수하고, 다른 전도성 금속에 비해 가벼우며 비강도나 비강성도가 뛰어난 장점이 있다. 이에, 마그네슘으로 제조된 하우징(10)은 경량화가 가능함에 따라 이를 적용한 최종 제품의 무게가 줄어듦으로써, 적용 분야에 따라 제품의 연비나, 성능이 향상될 수 있다.

일예로, 전도성 금속으로 텅스텐이 사용될 경우에는 전기 전도성이 좋고, 탄소 또는 다른 금속과 혼합하여 합금으로 제조가 가능하여 내부식성 및 내마모성을 갖는 장점이 있다. 이에, 텅스텐으로 제조된 하우징(10)은 접지 장치(1)의 접지 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

일예로, 전도성 금속으로 스테인리스 스틸이 사용될 경우에는 전기 전도성이 좋고, 내식성이 우수하며 고강도로 경량화가 가능하고, 가공성이 우수한 장점이 있다. 이에, 스테인리스 스틸로 제조된 하우징(10)은 경량화가 가능함에 따라 이를 적용한 최종 제품의 무게가 줄어듦으로써, 적용 분야에 따라 제품의 연비나, 성능이 향상될 수 있다.

상기 프레임(20)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(10) 내에 복수개가 포함되되, 각형의 제2개구부(21)가 포함된 원반 형상으로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 프레임(20)은 앞서 설명된 이격공간으로 인입되어 배치될 수 있다.

이때, 프레임(20)은 접지 장치(1)의 이해를 돕기 위하여 도면에 3개가 도시되어 있지만, 접지 장치(1)가 접지 성능을 갖기 위하여 하우징(10) 내에 1개 이상의 접지부(30)가 형성되기 위해 적어도 2개 이상의 프레임(20)이 하우징(10) 내에 포함될 수 있다.

상기 각형은 변이 3개 이상의 변과 3개 이상의 각을 갖는 다각형으로 형성될 수 있으며, 그 예로 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 구각형 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

바람직하게, 상기 각형은 프레임(20)과 프레임(20) 사이에 포함되는 접지부(30)의 일단이 샤프트(4)의 외측 둘레에 일정하게 배열되기 위하여, 모든 변의 길이와 모든 내각의 크기가 같은 다각형 즉, 정다각형으로 형성될 수 있다. 그 예로 정삼각형, 정사각형, 정오각형, 정육각형, 정칠각형, 정팔각형, 정구각형 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

여기서, 상기 프레임(20)은 접지부(30)의 사각 지대(dead zone)가 가장 적고, 가공성이 우수하기 위하여, 정팔각형의 제2개구부(21)가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

또한, 상기 프레임(20)은 샤프트(4)에 흐르는 전류가 접지부(30), 프레임(20), 하우징(10) 순으로 순차적으로 거쳐 지면으로 이동되기 위하여, 하우징(10)과 동일한 전도성이 있는 재질로 제조될 수 있다.

상기 접지부(30)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 샤프트(4) 주위에 원주 방향으로 복수개가 각형으로 배열되되, 복수개의 프레임(20) 사이에 포함될 수 있다.

이때, 접지부(30)가 도 3에 도시된 바와 같이, 샤프트(4) 주위에 원주 방향으로 복수개가 각형으로 배열됨에 따라, 각형의 제3개구부(31)가 형성될 수 있다.

일예로, 프레임(20)에 포함된 제2개구부(21)가 정팔각형으로 형성될 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 제3개구부(31)가 정팔각형으로 형성될 수 있다.

일예로, 도면에 도시되지 않았지만, 프레임(20)에 포함된 제2개구부(21)가 육각형으로 형성될 경우에는 제3개구부(31)가 육각형으로 형성될 수 있다.

따라서 제3개구부(31)의 각형은 프레임(20)에 포함된 제2개구부(21)의 각형에 대응되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 접지부(30)는 샤프트(4)에 흐르는 전류가 흡수되기 위하여, 전도성이 있는 재질로 제조된 필라멘트가 사용될 수 있고, 바람직하게 전도성이 있는 재질로 제조된 다수의 필라멘트가 1개의 가닥으로 형성되어 소정의 길이로 절단되어 사용될 수 있다.

상기 다수의 필라멘트는 접착제에 함침 됨으로써, 일시적으로 1개의 가닥으로 고정되어, 소정의 길이로 절단되어도 접착제에 의하여 다수의 필라멘트로 풀어지지 않아 자동화설비를 이용하여 접지 장치(1)의 생산성이 향상될 수 있다.

상기 접착제는 에폭시 수지(epoxy resin)와 같은 액상 합성수지가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

여기서, 전도성이 있는 재질로 제조된 필라멘트는 금속계 필라멘트, 전도성 폴리머계 필라멘트 또는 탄소계 필라멘트 중 선택되는 어느 하나 이상이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 금속계 필라멘트는 앞서 설명된 바와 같이 전도성 금속을 이용하여 알루미늄 필라멘트, 은 필라멘트, 구리 필라멘트, 금 필라멘트 또는 스테인리스 스틸 필라멘트 등 중 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 전도성 폴리머계 필라멘트는 전도성 고분자 필라멘트가 사용되거나, 고분자에 전도성을 갖는 금속 분말 또는 탄소 분말이 혼합된 고분자 혼합물 필라멘트가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 탄소계 필라멘트는 탄소섬유(carbon fiber)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 탄소섬유는 수많은 탄소 원자가 결정 구조를 이루어 길게 늘어선 분자 사슬로 이루어진 섬유로, 가늘지만 인장강도와 강성도가 높고 고온과 화학물질에 대한 내성이 우수하며, 열팽창이 적은 특징을 가지고 있다.

상기 접지부(30)에 탄소섬유가 사용될 경우에는 샤프트(4)에 흐르는 전류를 흡수 및 제거하여, 정전기와 전식을 방지하여 구동모터(2)의 손상을 방지할 수 있다.

이에, 본 발명에서 사용되는 탄소섬유는 5Ω 이상의 저항을 가지며, 12,000개 이상의 필라멘트가 앞서 설명된 접착제에 함침 되어, 5㎛ 이상의 직경을 갖는 1개의 가닥으로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 탄소섬유는 5~30Ω의 저항을 가지며, 12,000~24,000개의 필라멘트가 상기 접착제에 함침 되어, 5~40㎛의 직경을 갖는 1개의 가닥으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

다수개의 필라멘트가 1개의 가닥으로 형성된 탄소섬유는 상기 접착제에 함침 되어 일시적으로 고정된 1개의 가닥이 소정의 길이로 촙(chop)으로 절단하여 다수개가 사용될 수 있다.

상기 촙은 10mm 이상의 길이로 형성될 수 있으며, 바람직하게 10~20mm의 길이로 형성될 수 있으나, 샤프트(4)의 직경에 따라 촙의 길이가 변동될 수 있기에, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

따라서 본 발명의 접지부(30)는 다수개의 촙이 프레임(20) 타측면에 형성되되, 제2개구부(21)의 각형에 따라 배열되고, 상기 촙의 일단이 샤프트(4) 외측면에 맞닿도록 배치될 수 있다.

이에 따라, 상기 접지부(30) 일단이 샤프트(4) 외측면에 맞닿아 배치되어 샤프트(4)에 흐르는 전류가 접지부(30)에 의하여 흡수 및 제거됨으로써, 정전기와 전식을 방지하여 구동모터(2)의 손상을 방지할 수 있다.

상기 접지 장치(1)는 복수개의 프레임(20) 사이에 포함되는 접지부(30)가 결합되기 위하여 프레임(20)과 접지부(30) 사이에 접착필름(40)이 포함될 수 있다.

상기 접착필름(40)에 의하여 프레임(20)과 접지부(30)가 결합되는 구조의 이해를 돕기 위하여 도 4를 참고하여 설명할 뿐, 프레임(20), 접지부(30)와 접착필름(40)의 개수는 도면에 한정되지 않는다.

이때, 상기 프레임(20)은 하우징(10) 내측 하부에 위치하는 프레임(20)을 하부프레임(20-1)으로 구분하고, 하우징(10) 내측 상부에 위치하는 프레임(20)을 상부프레임(20-3)으로 구분하며, 하부프레임(20-1)과 상부프레임(20-3) 사이에 위치하는 프레임(20)을 중부프레임(20-2)으로 구분할 수 있다.

이때, 상기 접지부(30)는 하부프레임(20-1)과 중부프레임(20-2) 사이에 위치하는 접지부(30)를 제1접지부(30-1)로 구분하고, 중부프레임(20-2)과 상부프레임(20-3) 사이에 위치하는 접지부(30)를 제2접지부(30-2)로 구분할 수 있다.

이때, 상기 접착필름(40)은 하부프레임(20-1)과 제1접지부(30-1) 사이에 위치하는 접착필름(40)을 제1접착필름(40-1)으로 구분하고, 제1접지부(30-1)와 중부프레임(20-2) 사이에 위치하는 접착필름(40)을 제2접착필름(40-2)으로 구분할 수 있다.

또한, 상기 접착필름(40)은 중부프레임(20-2)과 제2접지부(30-2) 사이에 위치하는 접착필름(40)을 제3접착필름(40-3)으로 구분하고, 제2접지부(30-2)와 상부프레임(20-3) 사이에 위치하는 접착필름(40)을 제4접착필름(40-4)으로 구분할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 하부프레임(20-1)은 일측면이 도 3에 도시된 바와 같이 제1바디부(11) 내측면에 맞닿아 배치되고, 타측면에 도 4에 도시된 바와 같이 제1접착필름(40-1)이 도포되어 제1접지부(30-1) 일측면과 결합될 수 있다.

상기 제1접지부(30-1) 타측면에 제2접착필름(40-2)이 도포되어 중부프레임(20-2) 일측면과 결합될 수 있다.

또한, 중부프레임(20-2)은 타측면에 제3접착필름(40-3)이 도포되어 제2접지부(30-2) 일측면과 결합될 수 있다.

상기 제2접지부(30-2) 타측면에 제4접착필름(40-4)이 도포되어 상부프레임(20-3) 일측면과 결합될 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 상기 접착필름(40)이 접지부(30) 양측면에 도포되어 복수개의 프레임(20)이 결합됨으로써, 적층 구조로 형성될 수 있다.

상기 접착필름(40)은 폴리머 합성 접착필름이 사용될 수 있고, 바람직하게 저온의 열융착 공정 수행이 가능한 폴리머 합성 접착필름이 사용될 수 있고, 더 바람직하게 폴리에틸렌(polyethylene), 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(poly ethylene naphthalate), 폴리아미드(polyamide), 액정고분자 수지(liquid crystal polymer) 중에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있으나, 이에 특별히 한정되지 않는다.

여기서, 저온의 열융착 공정은 200℃ 이하의 온도 및 1psi 이하의 압력으로 수행될 수 있고, 바람직하게 120~200℃의 온도 및 0.3~0.6psi의 압력으로 수행될 수 있다.

예컨대, 200℃ 초과의 온도 또는 1psi 초과의 압력 조건에서 저온의 열융착 공정이 수행될 경우에는 과도하게 높은 온도 또는 압력에 의하여 접착필름(40)이 옆으로 밀려나는 현상이 발생되어 접착강도가 저하될 수 있다. 이로 인하여, 복수개의 프레임(20) 사이에 배치된 접지부(30)가 빠지게 되어 접지 성능이 저하될 수 있다.

예컨대, 120℃ 미만의 온도 또는 0.3psi 미만의 압력 조건에서 저온의 열융착 공정이 수행될 경우에는 과하게 낮은 온도 또는 압력에 의하여 접착 필름(40)이 충분히 녹지 못하거나, 균일하게 접착되지 못하여 접착강도가 저하될 수 있다. 이로 인하여, 복수개의 프레임(20) 사이에 배치된 접지부(30)가 빠지게 되어 접지 성능이 저하될 수 있다.

본 발명은 상기 저온의 열융착 공정이 가능한 접착필름(40)을 사용함으로써, 전도성 금속으로 제조된 프레임(20)이 열 변형이 발생되지 않아 평탄도가 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 접착필름(40)을 사용함으로써, 이종 재료로 구성된 프레임(20)과 접지부(30)의 접합이 가능한 장점이 있다.

다음은 접지 장치(1)의 제조방법에 관한 설명이다.

접지 장치(1)의 제조방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 접지부(30)가 제조되는 단계(S100), 하우징(10) 및 프레임(20)이 제조되는 단계(S200), 및 하우징(10) 및 프레임(20)이 조립되는 단계(S300)가 순차적으로 수행될 수 있다.

가장 먼저, 접지부(30)가 제조되는 단계(S100)가 수행될 수 있다.

상기 접지부(30)가 제조되는 단계(S100)는 보빈(bobbin)에 감긴 12,000~24,000개의 필라멘트가 포함된 탄소섬유를 풀어 앞서 설명된 접착제가 포함된 챔버(chamber)를 통과하여 상기 탄소섬유가 접착제에 함침 될 수 있다.

다음으로, 접착제에 함침 된 탄소섬유는 12,000~24,000개의 필라멘트가 포함된 탄소섬유가 1개의 가닥으로 변형되기 위하여, 열풍 건조가 수행될 수 있다.

이때, 열풍 건조는 상기 탄소섬유에 수분을 휘발시키고, 12,000~24,000개의 필라멘트가 포함된 탄소섬유가 집속성을 갖기 위하여, 90~120℃의 온도에서 건조가 수행될 수 있다.

예컨대, 90℃ 미만의 온도에서 건조가 수행될 경우에는 수분의 휘발속도가 느려져 건조 효율이 떨어질 수 있고, 120℃ 초과의 온도에서 건조가 수행될 경우에는 접착제가 용융되어 다수개의 필라멘트가 포함된 탄소섬유가 1개의 가닥으로 변형되기 어려울 수 있다.

다음으로, 1개의 가닥으로 변형된 탄소섬유는 권선기를 통과하여 권선 처리될 수 있다.

이후, 권선 처리된 탄소섬유는 컷팅기를 통과하여 소정의 길이로 절단되어 촙으로 제조될 수 있다.

본 발명은 상기 접지부(30)가 제조되는 단계(S100)가 수행됨에 따라, 다수의 필라멘트가 접착제에 의하여 함침 되어 일시적으로 1개의 가닥으로 고정됨으로써, 소정의 길이로 절단되어 촙이 제조되는 과정에서 다수의 필라멘트로 풀어지지 않을 수 있다. 이에 따라, 접지부(30)의 가공이 용이하여 자동화설비 적용이 가능함으로써, 접지 장치(1)의 생산성이 향상될 수 있다.

다음으로, 하우징(10) 및 프레임(20)이 제조되는 단계(S200)가 수행될 수 있다.

하우징(10) 및 프레임(20)이 제조되는 단계(S200)는 앞서 설명된 하우징(10), 프레임(20)의 형상을 갖는 금형을 이용하여 프레스 가공으로 하우징(10)과 프레임(20)이 각각 제조될 수 있다.

본 발명은 상기 하우징(10) 및 프레임(20)이 제조되는 단계(S200)가 수행됨에 따라, 프레스 가공이 가능함으로써, 대량 생산이 가능할 수 있다.

다음으로, 하우징(10) 및 프레임(20)이 조립되는 단계(S300)가 수행될 수 있다.

상기 하우징(10) 및 프레임(20)이 조립되는 단계(S300)는 앞서 설명된 바와 같이 복수개의 프레임(20) 사이에 접착필름(40), 접지부(30), 접착필름(40)이 지그(jig)에 의하여 순차적으로 배치될 수 있다.

이때, 접지부(30)는 앞서 설명된 바와 같이 복수개의 프레임(20) 사이에 각형으로 배열될 수 있다.

즉, 내측 단부가 각형으로 형성되는 프레임(20)과 접지부(30)가 샤프트(4) 주위에 원주 방향으로 복수개가 각형으로 배열됨으로써, 접지 장치(1)의 가공성이 향상되어 대량생산 및 원가 절감이 가능한 효과가 있다.

다음으로, 앞서 설명된 저온의 열융착 공정이 수행되어 복수개의 프레임(20)과 접지부(30)가 결합된 조립물이 제조될 수 있다.

이후, 상기 조립물은 하우징(10)의 이격공간으로 인입된 후에, 프레싱(pressing) 가공하여 합체되어 접지 장치(1)가 제조될 수 있다.

이때, 상기 하우징(10)은 제2바디부(12) 타단 단부가 소정의 각도로 하우징(10) 내측 방향으로 절곡되어 절곡부(13)가 형성됨으로써, 복수개의 프레임(20)이 하우징(10)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 접지 장치(1)는 접착제를 용해시킬 수 있는 솔벤트(solvent)에 담근 후에, 하우징(10) 내측 방향으로 노출된 접지부(30)를 비빈 다음에 세척 및 건조 공정이 추가로 수행될 수 있다.

이때, 상기 접지부(30)가 비벼짐에 따라, 하우징(10) 내측 방향으로 노출된 접지부(30)의 촙이 12,000~24,000개의 필라멘트로 해체됨으로써, 접지부(30)가 유연성을 가지게 될 수 있다.

이에 따라, 접지 장치(1)는 샤프트(4)의 외측 둘레에 유연성을 가진 접지부(30)가 배열됨으로써, 접지부(30)에 의하여 저항이 발생되지 않아 구동모터(2)의 효율이 저하되지 않음과 동시에, 샤프트(4)에 흐르는 전류를 흡수 및 제거하여 정전기와 전식을 방지하고, 샤프트(4)의 전압을 최소화시켜 전류에 따른 구동모터(2)의 손상을 방지할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 접지 장치(1)는 접지 성능이 증대됨으로써 구동모터(2), 운송장치 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접지 장치(1)는 앞서 설명된 내용 대비 동일한 점은 생략하고, 달라지는 점을 위주로 설명하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접지 장치(1)는 프레임(20)을 제외한 구성은 앞서 설명된 접지 장치(1)와 동일하게 형성될 수 있다.

여기서, 프레임(20)은 앞서 설명된 실시예와 동일하게 형성되되, 접지부(30)가 끊어지지 않기 위하여 도 6에 도시된 바와 같이 내측 단부(22)가 만곡으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 프레임(20)은 내측 단부(22)가 만곡으로 형성됨으로써, 도 7에 도시된 바와 같이 복수개의 프레임(20) 사이에 결합되는 접지부(30)가 끊어지지 않을 수 있다.

이에, 본 발명은 프레임(20)의 내측 단부(22)가 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 만곡으로 형성되어 접지부(30)가 끊어지지 않음에 따라, 접지 장치(1)의 접지 성능이 저하되지 않는 효과가 있다.

다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접지 장치(1)의 제조방법에 관한 설명이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접지 장치(1)의 제조방법은 도 8에 도시된 바와 같이, 접지부(30)가 제조되는 단계(S100), 하우징(10) 및 프레임(20)이 제조되는 단계(S200a), 및 하우징(10) 및 프레임(20)이 조립되는 단계(S300)가 순차적으로 수행될 수 있다.

가장 먼저, 상기 S100 단계가 수행되되, 앞서 설명된 실시예와 동일하게 수행될 수 있다.

다음으로, 하우징(10) 및 프레임(20)이 제조되는 단계(S200a)가 수행될 수 있다.

상기 하우징(10) 및 프레임(20)이 제조되는 단계(S200a)는 앞서 설명된 실시예와 동일하게 하우징(10), 프레임(20)의 형상을 갖는 금형을 이용하여 프레스 가공으로 하우징(10)과 프레임(20)이 각각 제조될 수 있다.

이후, 하우징(10) 및 프레임(20)이 제조되는 단계(S200a)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 프레임(20)의 내측 단부(22)가 만곡으로 형성되기 위하여, 연마 가공이 더 포함될 수 있다.

상기 연마 가공은 배럴(barrel) 연마가 수행될 수 있으나, 이에 특별히 한정되지 않는다.

상기 배럴 연마는 배럴 내부에 물, 세척제, 연마석과 함께 프레임(20)을 넣은 후에 모터에 의하여 상기 배럴 내에서 마찰 운동이 발생될 수 있다.

이때, 배럴 내부는 모터에 의하여 물과 세척제가 섞인 혼탁액에 상기 프레임(20)과 연마석이 서로 부딪히며, 프레임(20)의 내측 단부(22)가 만곡으로 형성될 수 있다.

본 발명은 상기 배럴 연마가 수행됨에 따라, 복수개의 프레임(20) 사이에 결합되는 접지부(30)가 끊어지지 않아 접지 성능이 저하되지 않을 수 있다.

또한, 배럴 연마는 대량의 프레임(20)을 단시간에 처리하여 가공비를 절감할 수 있고, 대량 생산이 가능한 이점이 있다.

다음으로, 상기 S30 단계가 수행되되, 앞서 설명된 실시예와 동일하게 수행될 수 있다.

앞서 설명된 접지 장치(1)는 구동모터(2)에 포함될 수 있다.

상기 구동모터(2)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 덮개(3), 샤프트(4), 회전자(5) 및 고정자(6)가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 10에 도시된 바와 같이, 구동모터(2)는 샤프트(4)를 둘러싸는 회전자(5)와, 회전자(5)를 둘러싸는 고정자(6), 고정자(6)를 둘러싸는 덮개(3), 및 상기 덮개(3)로부터 돌출되고 이에 대해 회전이 가능한 샤프트(4)가 포함될 수 있다.

이때, 상기 구동모터(2)로 전류가 유입되면, 샤프트(4)는 회전될 수 있다.

이에, 구동모터(2)는 샤프트(4)를 따라 전류가 흐르게 되고, 저항이 약하거나 민감한 부품으로 전류가 누설됨에 따라 구동모터(2)의 손상이 발생될 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 위와 같은 구동모터(2)에서 발생되는 문제를 개선하기 위하여 앞서 설명된 접지 장치(1)가 도 9에 도시된 바와 같이 덮개(3)에 결합될 수 있다.

상기 접지 장치(1)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 샤프트(4)가 돌출된 덮개(3)의 외측면에 접지 장치(1)의 제1바디부(11) 외측면이 맞닿아 배치될 수 있다.

이때, 접지 장치(1)는 도면에 도시되지 않았지만 별도의 나사 또는 고정부재 등을 이용하여 덮개(3)에 맞닿아 배치된 후 덮개(3)에 결합 및 고정될 수 있다.

또한, 상기 샤프트(4)는 접지 장치(1)의 제1개구부(14), 제2개구부(21) 및 제3개구부(31) 방향으로 인입될 수 있다.

이때, 접지 장치(1)의 접지부(30)는 도 10에 도시된 바와 같이 덮개(3)로부터 돌출된 샤프트(4)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.

이에 따라, 전류는 도 10에 도시된 전류방향(100)과 같이, 샤프트(4)에서 접지부(30)로 이동되고, 접지 장치(1)로 흡수 및 제거되어 정전기와 전식을 방지하여 구동모터(2)의 손상을 방지함으로써, 구동모터(2)의 성능이 저하되지 않는 이점이 있다.

앞서 설명된 접지 장치(1)가 포함된 구동모터(2)는 운송장치에 포함될 수 있다.

상기 운송장치는 앞서 설명된 구동모터(2)를 통하여 구동이 가능한 전기 자동차, (hybrid electric vehicle), 플러그인 하이브리드 자동차(plug-in hybrid electric vehicle) 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 모터사이클(motorcycle), 비행체(예를 들어, 드론, 비행기 등) 등에 포함됨은 물론이다.

따라서 상기 구동모터(2)가 포함된 운송장치는 샤프트(4)에 흐르는 전류가 접지 장치(1)를 통하여 흡수 및 제거됨에 따라 정전기와 전식을 방지하고, 샤프트(4)의 전압을 최소화시켜 전류에 따른 구동모터(2)의 손상을 방지함으로써, 운송장치의 성능이 저하되지 않을 수 있다.

본 발명은 샤프트 접지 장치 및 이의 제조방법과 응용으로, 샤프트에 흐르는 전류를 흡수 및 제거하여 구동모터의 손상을 방지하는 산업상 이용가능한 발명이다.

Claims

제1개구부가 포함되어 샤프트를 둘러싸고, 복수개의 프레임이 이탈되는 것을 방지하기 위하여 제1바디부 일측에 이탈방지부와, 제2바디부 단부에 절곡부가 포함되는 하우징;
하우징 내에 복수개가 포함되되, 각형의 제2개구부가 포함되고, 내측 단부가 만곡으로 형성되는 프레임;
샤프트 주위에 원주 방향으로 복수개가 각형으로 배열되되, 복수개의 프레임 사이에 포함되는 접지부; 및
복수개의 프레임 사이에 포함되는 접지부 양측면에 도포되어 프레임과 접지부가 접합되는 접착필름;이 포함되고,
접착필름은 저온의 열융착이 가능한 폴리머 합성 접착필름이 포함되는 것을 특징으로 하는, 샤프트 접지 장치.
청구항 1에 있어서,
접지부는, 금속계 필라멘트(filament), 탄소계 필라멘트 또는 전도성 폴리머계 필라멘트 중 선택되는 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는, 샤프트 접지 장치.
청구항 2에 있어서,
탄소계 필라멘트는 12,000 내지 24,000개의 필라멘트가 접착제에 의해 일시적으로 1개의 가닥으로 형성된 탄소섬유가 포함되는 것을 특징으로 하는, 샤프트 접지 장치.
청구항 1에 있어서,
폴리머 합성 접착필름은 폴리에틸렌(polyethylene), 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(poly ethylene naphthalate), 폴리아미드(polyamide), 액정고분자 수지(liquid crystal polymer) 중에서 선택된 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는, 샤프트 접지 장치.
청구항 1에 있어서,
저온의 열융착은 200℃ 이하의 온도 및 1psi 이하의 압력인 것을 특징으로 하는, 샤프트 접지 장치.
청구항 1의 샤프트 접지 장치가 포함되는 구동모터.
청구항 6의 구동모터가 포함되는 운송장치.
접지부가 제조되는 단계;
하우징 및 프레임이 제조되는 단계; 및
하우징 및 프레임이 조립되는 단계; 가 포함되고,
하우징 및 프레임이 제조되는 단계는 프레임의 내측 단부가 만곡으로 형성되기 위하여 연마 가공이 포함되는 것을 특징으로 하는, 샤프트 접지 장치의 제조방법.