KR200178931Y1 - 전동기의 브러쉬 홀더 - Google Patents

Abstract

대형 설비사고의 원인이 되는 브러쉬의 카본 가루 침적에 따른 전동기 소손 사고를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 정비가 없이 카본 가루 침적에 따른 소손 사고를 미연에 방지하기 위하여, 홀더 고정바의 각 브러쉬 홀더 사이 및 브러쉬 홀더와 전동기 케이스 사이 각각에, 절연체로 홀더 고정바의 직경 보다 큰 내경을 가지는 원통 외곽에 바람막이가 되는 여러개의 날개를 적당한 각도로 하여 상하 좌우의 무게 균형이 맞도록 일체형으로 사출한 회전날개를 설치한 것으로, 브러쉬 마모에 의한 카본 가루가 회전날개 부분에 침착되게하며, 전동기의 동작시 회전날개의 회전에 의해 침착된 카본가루를 제거할 수 있어 브러쉬 홀더 상호간의 단락에 따른 슬립링의 상호 단락을 미연에 방지할 수 있어 전동기 소손 사고를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 전동기 소손에 따라 생산 라인이 마비되는 대형설비 사고를 방지할 수 있어 안정된 설비운용을 할 수 있다.

Description

전동기의 브러쉬 홀더{BRUSH HOLDER OF MOTOR}

본 고안은 전동기의 브러쉬 홀더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동기의 작동중 발생되는 브러쉬의 카본(carbon) 가루에 의한 단락사고를 방지할 수 있도록 한 전동기의 브러쉬 홀더에 관한 것이다.

일반적으로 산업체에서 사용하는 전동기는 전원에 따라 교류 전동기와 직류 전동기로 분류할 수 있으며, 이중 브러쉬를 사용하는 전동기는 사용하는 용도에 따라 회전자(rotor)에서 2차 전압이 유기되어 기동 토크 및 속도를 제어할 수 있도록 구성된 권선형 전동기와 회전자 전류를 정류하는 직류 전동기로 분류할 수 있다. 그리고, 이러한 브러쉬를 사용하는 전동기에서는 브러쉬는 고속으로 회전하는 회전자와 직접 기계적으로 접촉하여 외부 장치로 연결하는 것으로, 회전자가 교번 자계에 의하여 회전할 수 있도록 외부 회로와 연결하여 주는 매우 중요한 장치이다.

그러면, 도 1을 참조하여 브러쉬를 사용하는 일반적인 전동기의 구조를 설명한다.

전동기의 케이스(1) 내측에 교번 자계를 발생시켜 주는 고정자 코어(core)(2)가 설치되어 있으며, 고정자 코어(2)의 내부에는 자계에 의해 회전하는 회전자 코어(3)가 설치되어 있다. 그리고, 고정자 코어(2)와 회전자 코어(3)에는 각각 고정자 코일(4)과 회전자 코일(5)이 설치되어 있다.

또한, 회전자 코어(3)의 축(3')상에는 원통형의 전기적인 절연체(6)가 고정되어 있으며, 원통형 절연체(6)의 외부 표면에는 회전자 코어(3)에 유기된 2차 전력을 외부로 보내주기 위한 U, V, W 상의 슬립링(slip ring)(7)이 일정 간격으로 고정되어 있다. 그리고, 각 U, V, W 상의 슬립링(7)의 표면에는 슬립링(7)을 외부 회로와 연결시켜주기 위한 브러쉬(8)가 접촉되어 있으며, 슬립링(7)의 외주부 일정 영역에는 브러쉬(8)를 고정시키며 브러쉬(8)가 항상 일정 압력으로 슬립링(7)가 접촉되도록 하는 브러쉬 홀더(9)가 형성되어 있다. 그리고, 브러쉬 홀더(9)는 일정한 간격으로 홀더 고정바(10)에 고정되어 있으며, 홀더 고정바(10)는 전동기의 케이스(1)에 고정 설치되며 브러쉬 홀더(9)를 전동기 본체와 절연이 되게 한다.

또한, 전동기를 작동시키기 위한 전원을 공급하는 케이블(11)이 1차, 2차 총 6가닥으로 형성되어 있고, 이중 R, S, T 상의 3가닥은 접점(12)을 통해 고정자 코일(4)에 연결되어 있으며 나머지 U, V, W 상의 3가닥은 각각 브러쉬 홀더(9)의 접점에 연결되어 있다. 그리고, 브러쉬 홀더(9) 내부로 U, V, W 상의 3가닥이 내장되어 각각의 일측은 회전자 코일(5)에 연결되어 있으며, 각각의 반대측은 원통형 절연체(6) 내부에서 슬립링(7)과 연결되어 있다.

이와 같은 구조를 가지는 브러쉬를 사용하는 전동기에서는 초기 사용시에는 문제가 없지만 장시간 사용을 하면 고속으로 회전, 일반적으로 가장 많이 사용하는 4극 일 경우에는 1750rpm으로 회전하는 슬립링(7)에 항상 일정 압력으로 밀착되어 있는 브러쉬(8)가 마모되어 카본 가루가 발생하게 된다. 그리고, 이 카본 가루가 회전자 코어(3)가 회전할 때 발생되는 와류 공기에 의하여 부유하다 전동기의 작동 중지시 홀더 고정바(10) 상부에 침적되며, 이렇게 홀더 고정바(10) 상부에 침적된 카본 가루는 홀더 고정바(10)에 일정 간격으로 고정된 브러쉬 홀더(9)의 각 접점을 상호 단락시키게 되므로 슬립링(7)의 U, V, W 상을 상호 단락시키게 되어 전동기가 소손되는 사고가 발생하게 된다.

따라서 이러한 사고를 방지하기 위해서는 정기적으로 전동기의 내부를 점검하게 되는 데, 다량의 전동기를 사용하는 산업체에서 이를 해소하기 위해서는 막대한 정비비가 소요되며, 또한 잠시 점검 주기를 소홀히 하였을 경우에는 정비비보다 더 막대한 손실이 발생되는 생산 라인이 마비되는 대형 설비 사고가 발생하게 된다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 대형 설비사고의 원인이 되는 브러쉬의 카본 가루 침적에 따른 전동기 소손 사고를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 정비가 없이 카본 가루 침적에 따른 소손 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 전동기의 브러쉬 홀더를 제공하는 데 있다.

도 1은 교류 권선형 전동기의 내부를 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 전동기의 브러쉬 홀더를 도시한 단면도이고,

도 3은 도 2의 100부분을 개략적으로 도시한 사시도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 전동기의 각 브러쉬를 슬립링에 항상 일정한 압력으로 밀착되도록 고정하는 각각의 브러쉬 홀더를 일정 간격으로 고정시키기 위하여 전동기 케이스에 취부된 홀더 고정바의 각 브러쉬 홀더 사이 및 브러쉬 홀더와 전동기 케이스 사이 각각에, 절연이 양호하고 내열성인 합성수지로 상기 홀더 고정바의 직경 보다 큰 내경을 가지는 원통 외곽에 바람막이가 되는 여러개의 날개를 적당한 각도로 하여 상하 좌우의 무게 균형이 맞도록 일체형으로 사출한 회전날개를 설치한 것을 특징으로 한다.

상기에서 회전날개의 내주면에 일정 두께의 섬유포를 부착한 것이 바람직하다.

상기에서 홀더 고정바의 각 브러쉬 홀더 사이 및 브러쉬 홀더와 전동기 케이스 사이 각각에, 회전날개 2개를 날개의 각도가 서로 반대가 되도록 세트로 하여 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 홀더 고정바에 회전날개를 설치함으로써 브러쉬 마모에 의해 발생하는 카본 가루는 회전날개 부분에 침착하게 되며, 전동기의 동작시 회전자 코어의 고속 회전에 따른 와류에 의해 회전날개가 회전하게 됨으로써 회전날개에 침착된 카본가루는 제거되어 브러쉬 홀더 사이의 전기적 단락을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 전동기의 브러쉬 홀더를 도시한 단면도로, 도 1에서 설명된 브러쉬를 사용한 일반적인 전동기의 구조는 그 설명을 생략한다.

본 고안에 따른 일 실시예에서는 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 홀더 고정바(10)의 각 브러쉬 홀더(9) 사이 및 브러쉬 홀더(9)와 전동기 케이스(1) 사이에 전동기의 동작시 회전자 코어(3)의 회전에 따라 발생되는 와류에 의해 회전할 수 있는 회전날개(100)를 설치한다. 이때, 회전날개(100)는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 가볍고 전기적인 절연이 좋으며 내열성인 합성수지로 형성하되, 홀더 고정바(10)의 직경보다 조금 큰 내경을 가지는 원통(102) 외곽 표면에 약한 풍속에 의해서도 용이하게 회전할 수 있도록 바람막이가 될 수 있는 여러 개의 날개(103)를 적당한 각도로하여 물레와 같은 형태로 상하, 좌우의 무게 균형이 맞도록 일체형으로 사출한 것을 사용한다. 그리고, 회전날개(100)의 원통(102) 내경에는 일정 두께의 섬유포(101)를 떨어지지 않도록 설치한다.

그리고, 브러쉬 홀더(9)와 전동기 케이스(1) 사이에 설치된 회전날개(100)와 전동기 케이스(1) 사이의 홀더 고정바(10)에는 회전날개(100)가 전동기내 와류에 의하여 회전하면서 홀더 고정바(10)를 고정 취부한 전동기 케이스(1) 측으로 이탈하는 것을 방지하기 위하여 스토퍼(110)를 설치하고, 스토퍼(110)를 키 볼트(key bolt)(111)로 홀더 고정바(10)에 고정시킨다. 그리고, 회전날개(100)의 설치시 전동기의 정역 회전에 대응하도록 회전날개 2개를 날개의 각도가 서로 반대되도록 하여 세트(set)로 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 회전날개(100)의 조립은 종래 브러쉬를 사용하는 일반적인 전동기에서 브러쉬 홀더(9)를 홀더 고정바(10)에서 전부 빼낸 후, 홀더 고정바(10)에 스토퍼(110)를 먼저 안쪽에 삽입하고 키 볼트(111)로 고정시킨다. 그리고, 회전날개(100), 바람직하게는 회전날개 2개를 날개의 각도가 서로 반대가 되도록 세트로 삽입하고, 첫번째 브러쉬 홀더(9)를 슬립링(7) 위치에 맞도록 삽입하여 고정시킨다. 이와 같은 방법으로 회전날개(100)와 두번째 브러쉬 홀더(9), 회전날개(100)와 세번째 브러쉬 홀더(9)를 순차적으로 삽입하여 홀더 고정바(10)에 고정시킨다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 전동기의 브러쉬 홀더에서 브러쉬 분진(카본 가루)의 침착을 방지하는 동작을 도 1, 도 2, 도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 전원 케이블(11)을 통해 전원이 공급되어 전동기가 동작하게 되면 고속으로 회전하는 회전자 코어(3)의 돌출부인 회전자 코일(5)에 의하여 기류가 발생하게 되며, 이 발생된 기류는 고정자 코어(2)의 돌출부인 고정자 코일(4)에 의하여 와류를 형성하게 된다. 그리고, 형성된 와류에 의해 브러쉬(8)의 마모에 의한 브러쉬 분진인 카본 가루가 부유하게 된다.

이와 동시에 회전자 코어(3)의 고속 회전에 따라 형성된 와류에 의해 홀더 고정바(10)에 설치된 회전날개(100)가 회전하게 된다.

이후, 전원 케이블(11)을 통한 전원의 공급이 차단되어 전동기의 동작이 정지하게 되면 회전자 코어(3)의 회전이 중단되며 그에 따라 전동기 내에 형성된 와류도 소멸된다. 따라서, 와류에 의해 회전하던 회전날개(110)도 회전 동작을 중단하게 되며, 부유하던 카본 가루는 홀더 고정바(10)로 침착하게 된다.

이때, 카본 가루의 홀더 고정바(10)로의 침착은 각 브러쉬 홀더(9) 사이의 홀더 고정바(10)에 침착되는 종래와는 달리 회전날개(110)의 원통(102) 외주면 표면 및 날개(103) 부분에 침착하게 된다.

이와 같은 상태에서 재차 전동기가 동작하게 되면 앞선 설명한 것과 같이 회전자 코어(3)의 회전에 따라 형성된 와류에 의해 카본 가루가 침착된 회전날개(100)가 회전하게 되며, 회전날개(100)의 회전에 따라 회전날개(100)의 원통(102) 외주면 표면과 날개(103) 부분에 침착된 카본 가루가 제거되어 부유하게 된다. 또한, 회전날개(100)의 회전시 원통(102)의 내주면에 형성된 섬유포(101)에 의해 홀더 고정바(10) 부분에 침착된 카본 가루도 쉽게 제거되므로 홀더 고정바(10)에 침착된 카본 가루에 의해 브러쉬 홀더(9)가 상호 단락되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 회전날개(100) 2개를 날개의 각도가 서로 반대가 되도록 세트로 하여 형성하였을 경우에는 전동기의 정역 회전 방향에 따라 2개의 회전날개(100)가 선택적 또는 동시에 회전하게 되므로 정역 회전 방향에 관계없이 항상 홀더 고정바(10)에 침착되는 카본 가루를 제거할 수 있다.

이와 같이 본 고안은 브러쉬 홀더 사이의 홀더 고정바에 회전날개를 설치함으로써 브러쉬 마모에 의한 카본 가루가 회전날개 부분에 침착되게하며, 전동기의 동작시 회전날개의 회전에 의해 침착된 카본가루를 제거할 수 있어 브러쉬 홀더 상호간의 단락에 따른 슬립링의 상호 단락을 미연에 방지할 수 있어 전동기 소손 사고를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 전동기 소손에 따라 생산 라인이 마비되는 대형설비 사고를 방지할 수 있어 안정된 설비운용을 할 수 있도록 한다.

Claims (3)

1. 브러쉬를 사용하는 전동기의 각 브러쉬를 슬립링에 항상 일정한 압력으로 밀착되도록 고정하는 각각의 브러쉬 홀더가 전동기 케이스에 취부된 홀더 고정바에 일정한 간격으로 고정된 전동기의 브러쉬 홀더에 있어서,

   상기 홀더 고정바의 각 브러쉬 홀더 사이 및 상기 브러쉬 홀더와 상기 전동기 케이스 사이 각각에, 절연체로 상기 홀더 고정바의 직경 보다 큰 내경을 가지는 원통 외곽에 바람막이가 되는 여러개의 날개를 상하 좌우의 무게 균형이 맞도록 형성한 회전날개를 설치한 것을 특징으로 하는 전동기의 브러쉬 홀더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전날개의 내주면에 일정 두께의 섬유포를 부착한 것을 특징으로 하는 전동기의 브러쉬 홀더.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 홀더 고정바의 각 브러쉬 홀더 사이 및 상기 브러쉬 홀더와 상기 전동기 케이스 사이 각각에, 상기 회전날개 2개를 날개의 각도가 서로 반대가 되도록 세트로 하여 설치한 것을 특징으로 하는 전동기의 브러쉬 홀더.