KR20060050622A

KR20060050622A - 직류 브러시모터

Info

Publication number: KR20060050622A
Application number: KR1020050077970A
Authority: KR
Inventors: 시게카즈 나가이; 타케시 히로세
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2006-05-19
Also published as: CN1741355A; US20060043817A1; JP2006060982A; DE102005037518A1

Abstract

직류 브러시모터(10)는, 회전축(12)과 상기 회전축(12) 표면에 설치된 2개의 영구자석(14a, 14b)을 구비한 내부 로터(16)와, 상기 내부 로터(16)의 외측에 에어 갭(18)을 통하여 상기 영구자석(14a, 14b)에 대향배치된 대략 원통형상의 외부 스테이터(20)와, 상기 외부 스테이터(20)의 내측표면에 형성된 복수의 슬롯(22)에 각각 배치되고 표면이 수지(24)로 몰드된 코일(26)(제1 및 제2 코일(26a, 26b))을 갖는다.

브러시모터

Description

직류 브러시모터{DC Brush Motor}

도 1은 본 실시예에 따른 직류 브러시모터의 단면도.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도.

도 3은 도 1의 정류부를 포함하는 회로 다이어그램.

도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 정류부의 주요부분을 도시한 단면도.

도 5는 도 3의 정류부의 변형예를 나타내는 측면도.

도 6은 도 1의 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 정류부의 주요부분을 도시한 단면도.

도 7은 도 1의 Ⅶ-Ⅶ선을 따른 정류부의 주요부분을 도시한 단면도.

도 8은 도 1의 직류 브러시모터를 전동 클램프에 설치한 것을 나타내는 사시도.

도 9는 도 1의 직류 브러시모터를 전동 액츄에이터에 설치한 것을 나타내는 사시도.

도 10은 도 1의 직류 브러시모터를 전동 액츄에이터에 설치한 것을 나타내는 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 … 직류 브러시모터 12 … 회전축

14a, 14b … 영구자석 16 … 내부 로터

18 … 에어 갭 20 … 외부 스테이터

22 … 슬롯 24 … 수지

26, 26a, 26b … 코일 28, 28a … 정류부

30 … 모터 하우징 32 … 스프링

34, 34a, 34b … 전류공급용 브러시

36, 36a, 36b … 코일접속용 브러시 38a, 38b … 이빨부

40, 49a, 49b … 구리선 42, 42a, 42b … 정류자 부재

43, 47 … 절연부 44 … 조임 링

45 … 슬립 링 45a, 45b … 전류공급용 링

46, 61, 63 … 홀 48 … 직류전원

50 … 커넥터 52, 54 … 피그 테일

56, 58 … 뚜껑체 60 … 볼트

62, 64 … 축받이 70 … 전동 클램프

70 … 기어 74 … 토글링크 기구

76 … 회전구동기구 78 … 클램프 암

80 … 전동 액츄에이터 82 … 볼나사

84 … 볼나사 부시 86a, 86b … 테이블 블록

88 … 가이드레일

본 발명은, 브러시와 코일을 포함하는 직류 브러시모터에 관한 것이다.

종래기술에 있어서의 직류 브러시모터에서는, 내부 로터의 슬롯 내에 코일이 배치되며, 상기 내부 로터의 외측에 영구자석을 갖는 외부 스테이터가 상기 내부 로터로부터 소정 거리를 두고 배치되어 있다(일본국 특개2003-169437호, 일본국 특개2003-230234호 참조). 상기 내부 로터의 중심축인 축의 표면에는 정류자가 설치된다. 상기 코일은 상기 정류자에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 외부로부터 상기 코일에 직류전류를 공급하기 위한 브러시가 상기 정류자의 표면에 접촉하고 있다.

상기의 경우, 외부로부터 상기 브러시를 통하여 상기 정류자에 직류전류를 흘리면, 상기 정류자에 의하여 상기 코일을 통해 상기 직류전류가 흐른다. 상기 직류전류에 의하여 상기 코일로부터 발생하는 자속과, 상기 영구자석으로부터 상기 내부 로터에 교차하는 자속과의 작용에 의하여, 상기 내부 로터에 토크가 발생한다. 상기 내부 로터는 상기 축을 중심축으로 하여 회전한다.

종래기술에 있어서의 직류 브러시모터는, 예를 들면, 고온다습한 환경하에서 상기 직류 브러시모터를 사용하는 경우, 또는 상기 축을 통하여 다른 장치에 회전구동력을 전달할 때에, 상기 축의 회전을 정지시킨 상태에서 추력을 얻고자 하는 경우, 일반적인 사용상태와 비교하여 상기 코일로부터 대량의 열이 발생하여 상기 내부 로터를 가열한다. 이 경우, 종래 기술에 있어서의 직류 브러시모터는, 상기 내부 로터와 외부 스테이터와의 사이에 존재하는 에어갭 및 상기 외부 스테이터에서의 영구자석에 의하여, 상기 내부 로터에서 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방열할 수가 없다는 문제가 있다.

본 발명은, 코일로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열하는 것을 가능하게 하는 직류 브러시모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기의 그리고 다른 목적, 특징, 및 장점은 본 발명의 바람직한 실시예가 도해적인 예시로 보이는 첨부되는 도면과 연계되는 다음의 설명에서 더욱 명확해진다.

본 발명에 있어서의 직류 브러시모터에 대하여 적합한 실시예와 첨부의 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 직류 브러시모터(10)는 회전축(12)과 상기 회전축(12)의 표면에 배치된 2개의 영구자석(14a, 14b)(N극 및 S극)이 설치된 내부 로터(16)와, 상기 내부 로터(16)의 외측에 그 사이에 개재하는 에어 갭(18)을 통하여 상기 영구자석(14a, 14b)에 대향 배치된 대략 원통형상의 외부 스테이터(20)와, 상기 외부 스테이터(20)의 내측 표면에 형성된 2개의 슬롯(22)에 각각 배치되며 표면이 수지(24)로 몰드된 스테이터코일(26)(이후, 제1 및 제2 코일(26a, 26b)로도 기 재)과, 상기 영구자석(14a, 14b)으로부터 이간하여 상기 회전축(12)의 표면에 배치된 대략 원통형상의 정류부(28)와, 상기 외부 스테이터(20)를 수용하는 대략 원통형상의 모터 하우징(30)과, 일단이 스프링(32)을 통하여 모터 하우징(30)의 내부 표면에 접속되며 타단이 정류부(28)의 표면에 접속하는 전류공급용 브러시(34)(이후, 제1 및 제2 전류공급용 브러시(34a, 34b)로도 기재), 및 코일접속용 브러시(36)(이후, 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)로도 기재)를 포함한다.

상기 회전축(12)은 도전재료로 구성되어 있다. 그러나, 상기 회전축(12)은 도시하지 않는 절연재료로 구성될 수 있다. 또한, 상기 회전축(12)은 절연재료로 피복된 도시하지 않는 도전재료로 구성될 수 있다.

영구자석(14a, 14b)에 있어서, 대략 원호형상의 자성부재를 N극 및 S극에 각각 착자(着磁;magnetize)시켜서 영구자석을 형성하고, 다시 상기 회전축(12)의 절결(cutout)부분에 배치한 것이다. 이 경우, 상기 회전축(12)의 부분에 대하여 반경방향으로 N극 및 S극에 각각 착자시켜서 영구자석(14a, 14b)을 형성할 수 있다. 또는, 상기 직류 브러시모터(10)의 극수에 대응한 복수의 자성부재를 각각 N극 또는 S극에 착자시켜서 영구자석을 구성하여도 좋다.

상기 외부 스테이터(20)는 규소를 포함하는 복수의 탄소강판(도 2에 나타내는 형상을 갖는 규소강판)이 상기 회전축(12)의 길이 방향으로 적층하여 구성된다. 상기 외부 스테이터(20)의 내측 표면에 상기 내부 로터(16)를 향하여 대략 Y자 형상의 제1 및 제2 이빨부(teeth section)(38a, 38b)가 형성된다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 이빨부(38a, 38b)는 상기 회전축(12)의 중심축에 대하여 180°간격으로 배 치된다. 제1 이빨부(38a)와 제2 이빨부(38b)와의 사이의 갭에 의하여 상기 복수의 슬롯(22)이 형성되어 있다. 상기 슬롯(22)에 제1 및 제2 코일(26a, 26b)이 배치된다.

상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)은 절연물로 피복된 구형단면형상 또는 직사각단면형상을 가지는 구리선(40)이 상기 제1 및 제2 이빨부(38a, 38b) 주위에 각각 감고, 다시 감긴 구리선(40) 전체를 수지(24)(도1 참조)로 몰드하는 것에 의하여 형성된다.

또, 도3 및 도4에 나타내는 바와 같이, 상기 제1 코일(26a)은 제1 코일접속용 브러시(36a)에 전기적으로 접속되며, 상기 제2 코일(26b)은 제2 코일접속용 브러시(36b)에 전기적으로 접속되어 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 정류부(28)는, 대략 원호형상의 도전재료로 이루어지는 정류자 부재(42)(제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b))와, 대략 환상의 도전재료로 이루어지며, 상기 회전축(12)의 외주면에 끼워 결합되는 슬립 링(45)(제1 및 제2 전류공급용 링(45a, 45b))을 포함한다.

상기의 경우, 상기 제1 정류자 부재(42a)는 2개의 절연부(43)에 의하여 상기 제2 정류자 부재(42b)로부터 절연된다. 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b)와 상기 각 절연부(43)의 양단은 조임링(44)에 의하여 상기 회전축(12) 표면에 배치고정되어, 이에 의하여 정류자가 구성된다. 또, 상기 조임링(44)과 상기 제1 전류공급용 링(45a)과 상기 제2 전류공급용 링(45b)은, 복수의 환상의 절연부(47)에 의하여 서로 각각 전기적으로 절연되어 있다. 또, 각 링(45a, 45b)의 내주면과 각 절연 부(47)의 내주면에는, 상기 회전축(12)의 축선방향으로 연장되는 도시하지 않은 2개의 절결(cutout)이 서로 이간하여 형성된다. 상기 각 절결에 절연물로 피복된 표면을 갖는 구리선(49a, 49b)(도3 참조)이 배치되어 있다. 상기 구리선(49a)은 제1 전류공급용 링(45a)과 제1 정류자 부재(42a)를 전기적으로 접속시키며, 상기 구리선(49b)은, 제2 전류공급용 링(45b)과 제2 정류자 부재(42b)를 전기적으로 접속시키고 있다.

따라서, 대략 원통형상의 정류부(28)가 회전축(12)의 표면에 구성된다.

또, 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b)의 개수는, 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)의 개수와 일치한다. 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b)는 상기 회전축(12)의 중심축에 대하여 180°간격으로 배치되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 상기 모터 하우징(30)은 표면이 피복된 도전재료로 구성되어 있다. 그러나, 상기 모터 하우징(30)은 도시하지 않는 절연재료로 구성하여도 좋다. 또, 상기 모터 하우징(30)의 내측은, 상기 외부 스테이터(20) 및 상기 스테이터코일(26)이 수용되는 부분과, 정류부(28)가 수용되는 부분을 포함한다. 또, 상기 모터 하우징(30)의 측면을 통해, 상기 모터 하우징(30)의 내주면으로부터 외주면으로 관통하는 홀(46)이 형성된다. 상기 모터 하우징(30)의 외주면에는, 도 3 및 도 4에 나타내는 직류전원(48)에 접속되는 커넥터(50)가 홀(46)을 외부로부터 덮어 싸도록 하여 설치되어 있다.

상기 제1 및 제2 전류공급용 브러시(34a, 34b)와 상기 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)는 예를 들어 탄소질, 흑연질, 전기흑연질 또는 금속 흑연질 등을 포함하는 도전성 재료로 구성된다.(도1, 3, 4 참조) 상기 제1 및 제2 전류공급용 브러시(34a, 34b)는 피그테일(52)을 통하여 상기 커넥터(50)에 각각 접속되어 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 전류공급용 브러시(34a, 34b)는 상기 회전축(12)의 중심축에 대하여 180°간격으로 배치된다. 상기 제1 전류공급용 브러시(34a)는 제1 전류공급용 링(45a)의 표면에 접촉하며, 제2 정류자 부재(42b)은 제2 전류공급용 링(45b)의 표면에 접촉하고 있다.

상기 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)도 피그테일(pigtail)(54)을 통하여 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)에 각각 접속되어 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)는, 상기 회전축(12)의 중심축에 대하여 180°간격으로 배치된다. 상기 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)는 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b) 또는 상기 절연부(43)의 표면에 접촉하고 있다. 또, 상기 스프링(32)은 절연재료로 구성된 스프링, 또는 절연재료로 피복된 스프링이다.

또, 상기 직류 브러시모터(10)에서, 상기 모터 하우징(30) 양단에 있어서의 개구(開口)를 절연재료 또는 표면이 절연재료로 피복된 도전재료로 이루어지는 뚜껑체(56, 58)(도 1 참조)로 덮는다. 또, 복수의 볼트(60)에 의하여 상기 뚜껑체(56, 58)를 모터 하우징(30)의 양단에 각각 고정하도록 하고 있다. 상기 뚜껑체(56, 58)의 중심부에는 상기 회전축(12)과 동일축으로 홀(61, 63)이 설치된다. 상기 홀(61, 63) 각각에는 회전축(12)의 직경과 대략 동일한 내경인 홀부를 갖는 베어링(62, 64)이 상기 회전축(12)과 동일축으로 배치되어 있다.

따라서, 상기 회전축(12)은 상기 각 홀부를 관통하여 외부로 돌출할 수가 있 다.

또, 본 실시예에 있어서의 상기 직류 브러시모터(10)는, 변형예에 따른 정류부(28a)에 관하여 도 5에 나타내는 바와 같이 구성될 수 있다. 상기 정류자 부재(42a, 42b)를 제1 및 제2 전류공급용 브러시(34a, 34b)에 접촉시켜서 배치한다. 또, 상기 제1 전류공급용 링(45a)을 상기 제1 코일접속용 브러시(36a)에 접촉하도록 배치하고, 상기 제2 전류공급용 링(45b)을 상기 제2 코일접속용 브러시(36b)에 접촉하도록 배치시킬 수 있다.

본 실시예에 있어서의 직류 브러시모터(10)의 구성은 상술한 바와 같다. 다음에 그 동작 및 작용효과에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 영구자석(14a)이 N극에 착자하고, 상기 영구자석(14b)이 S극에 착자한 상태로 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)에 직류전류를 흘린 경우에 대하여 설명한다. 또한, 편의적으로 영구자석(14a)을 N극자석(14a), 영구자석(14b)을 S극자석(14b)이라 호칭하여 이하에서 설명한다.

도 1 및 도 2에 있어서, 상기 N극자석(14a)이 상기 회전축(12)의 상부측에 배치되며, 상기 S극자석(14b)이 상기 회전축(12)의 하부측에 배치된다. 이 경우, 상기 커넥터(50) 및 상기 피그테일(52)을 통하여 상기 직류전원(48)(도3 참조)의 정극(正極)으로부터 상기 제1 전류공급용 브러시(34a)에 직류전류를 흘리면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 직류전류는 상기 제1 전류공급용 링(45a) 및 상기 구리선(49a)(도3 참조)을 통하여 제1 정류자 부재(42a)로 흐른다. 또한, 상기 직류전류는 제1 정류자 부재(42a)를 통하여 상기 제1 코일접속용 브러시(36a)로부터 상기 제1 코일(26a)로 흐른다.

상기 제1 코일(26a)에 흐른 상기 직류전류는 상기 제1 코일(26a)로부터 상기 제2 코일(26b)로 흐른다. 상기 직류전류는 상기 제2 코일접속용 브러시(36b)를 통하여 제2 정류자 부재(42b)로 흐른다. 또, 상기 제2 정류자 부재(42b)를 통해 흐르는 상기 직류전류는, 상기 구리선(49b) 및 상기 제2 전류공급용 링(45b)을 통하여 제2 전류공급용 브러시(34b)로 흐른다. 상기 직류전류는 상기 피그테일(52) 및 상기 커넥터(50)를 통하여 직류전원(48)의 부극(負極)으로 흐른다.

상기 직류전류에 의하여 제1 및 제2 코일(26a, 26b)로부터 자속이 발생한다. 상기 각 자속은 상기 외부 스테이터(20)의 상기 제1 및 제2 이빨부(38a, 38b)(도2 참조)로부터 상기 에어 갭(18)을 통하여 연장되어 상기 N극자석(14a) 및 상기 S극자석(14b)에 교차한다. 상기 교차하는 상기 자속과 상기 N극자석(14a) 및 상기 S극자석(14b)에 의하여 발생하는 자속에 의하여, 상기 내부 로터(16)에 토크가 발생한다. 상기 토크는 상기 회전축(12)을 도1 및 도4에 나타내는 화살표 방향으로 회전시킨다.

상기 회전축(12)의 회전에 의하여 상기 N극자석(14a)의 위치는 도 6에 나타내는 상기 회전축(12)의 좌측으로 변위하는 한편, 상기 S극자석(14b)의 위치는 상기 회전축(12)의 우측으로 변위한다. 또, 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b)의 위치도 회전축(12)의 회전에 대응하여 변위한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 좌측으로 상기 제1 정류자 부재(42a)가 변위하고, 우측으로 상기 제2 정류자 부재(42b)가 변위한다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b)는 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)를 통하여 도전된다. 그러므로, 상기 직류전원(48)에 대하여 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b)는 전기적으로 단락된 상태가 된다. 따라서, 상기 직류전원(48)으로부터 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)에 대한 직류전류의 공급은 정지하게 된다.

또, 상기 회전축(12)이 다시 회전하고, 상기 N극자석(14a)의 위치가 도 7에 나타내는 바와 같이, 상기 회전축(12)의 하부측으로 변위하는 한편, 상기 S극자석(14b)의 위치가 상기 회전축(12)의 상부측으로 변위한다. 이 경우, 상기 제1 정류자 부재(42a)의 위치는 상기 회전축(12)의 하부측으로 변위하며, 상기 제2 정류자 부재(42b)의 위치는 상기 회전축(12)의 상부측으로 변위한다.

여기서, 상기 직류전원(48)의 정극으로부터 상기 커넥터(50)(도 1 참조), 상기 피그테일(52), 상기 제1 전류공급용 브러시(34a), 상기 제1 전류공급용 링(45a), 및 상기 구리선(49a)(도3 참조)을 통하여 상기 제1 정류자 부재(42a)를 흐르는 상기 직류전류는, 상기 제1 코일접속용 브러시(36a)로 흐른다. 상기 직류전류는 상기 제1 코일접속용 브러시(36a)로부터 상기 제2 코일(26b)로 흐르며, 상기 직류전류는 다시 제1 코일(26a)로 흐른다. 상기 제1 코일(26a)을 통해 흐른 상기 직류전류는 상기 제2 코일접속용 브러시(36b)로부터 상기 구리선(49b), 상기 제2 전류공급용 링(45b), 상기 제2 전류공급용 브러시(34b), 상기 피그테일(52), 및 상기 커넥터(50)를 통하여 상기 직류전원(48)의 부극으로 흐른다.

따라서, 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)로부터 자속이 발생한다. 상기 자속 이 상기 외부 스테이터(20)의 제1 및 제2 이빨부(38a, 38b)(도1 및 도2 참조)로부터 상기 에어 갭(18)을 통하여 상기 N극자석(14a) 및 상기 S극자석(14b)을 교차한다. 교차하는 상기 자속과 상기 N극자석(14a) 및 상기 S극자석(14b)에 의하여 발생하는 자속과의 작용에 의하여, 상기 내부 로터(16)에 토크가 발생한다. 상기 토크는 상기 회전축(12)을 다시 회전시킨다.

또한, 상술한 설명에서는, 상기 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)에 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)을 접촉시킨 상태에서, 상기 직류전원(48)으로부터 상기 정류부(28)에 직류전류를 흘린 경우에 대하여 설명하였다.(도 1,3~7 참조) 그러나, 예를 들면, 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b) 대신에 3개 이상의 복수의 정류자 부재를 배치하고, 상기 각 정류자 부재에 3개 이상의 코일을 접촉시킨 상태로 상기 직류전원(48)으로부터 상기 각 정류자 부재에 상기 직류전류를 흘려도 상기 내부 로터(16)가 회전하는 것은 물론이다.

또, 상기 정류부(28a)가 도 5에 나타내는 구성인 경우, 상기 회전축(12)의 회전에 의하여 상기 N극자석(14a) 및 상기 S극자석(14b)(도1 및 도2 참조)의 위치가 변화하면, 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b)는 상기 위치의 변화에 대응하여, 접촉하도록 상기 제1 및 제2 전류공급용 브러시(34a, 34b)를 전환시킨다. 따라서, 상기 직류전원(48)(도3 참조)으로부터 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b)에 직류전류를 흘리면, 상기 내부 로터(16)를 회전시킬 수가 있다. 또, 상기 내부 로터(16)가 회전운동을 할 때에, 상기 내부 로터(16)에 발생하는 토크의 일시적인 변동 또는 요동을 억제하는 것이 가능해진다.

또, 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42a, 42b)에 대한 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)의 접촉위치를, 도시하지 않은 스프링, 공기압력, 또는 유압에 의한 가압, 또는 각 브러시(36a, 36b)의 중력으로 이동가능하게 된다. 이렇게 되는 것에 의하여, 상기 제1 및 제2 정류자 부재(42q, 42b)가 상기 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)에 각각 접촉하여 발생하는 단락상태(도 6 참조)를 회피할 수 있게 된다. 그러므로, 상기 내부 로터(16)에 발생하는 토크의 일시적 변동 또는 요동을 억제할 수가 있다.

또한, 상기 직류 브러시모터(10)는 코일접속용 브러시 및 코일의 개수를 증가시켜서 3극 이상의 모터로서 구성할 수 있다. 이렇게 하는 것에 의하여, 2극 사이에서 단락상태가 발생하여도, 다른 2극 사이에서 직류전류가 흘러 상기 단락상태가 보상된다. 그러므로, 이 경우에도 상기 내부 로터(16)에 발생하는 토크의 일시적 변동 또는 요동을 억제할 수가 있다.

다음에, 본 실시예에 있어서의 상기 직류 브러시모터(10)를 전동 클램프 및 전동 액츄에이터에 설치한 응용예에 대하여 도 8 내지 도 10을 참조하면서 설명한다.

도 8은, 전동 클램프(70)(예를 들면, 일본국 특개2001-310225호 공보 참조)에 상기 직류 브러시모터(10)를 설치한 예를 나타낸다. 이 경우, 상기 전동 클램프(70)의 내부에는, 직류 브러시모터(10)의 회전축(12)에 접속되며, 복수의 기어(72)와 토글링크(togglelink) 기구(74)로 구성되는 회전구동기구(76)가 설치된다. 상기 토글링크 기구(74)에 클램프 암(78)이 접속되어 있다. 이 경우, 상기 회전축(12)의 회전에 의하여 상기 회전구동기구(76)가 구동되며, 상기 클램프 암(78)은 화살표 방향으로 회전 운동할 수 있다.

도9 및 도10은 전동 액츄에이터(80, 81)(예를 들면, 일본국 특개평7-284242호 공보 참조)의 내부에 상기 직류 브러시모터(10)를 설치한 예를 나타낸다. 이 경우, 상기 전동 액츄에이터(80)의 내부에는, 회전구동원으로서 직류 브러시모터(10)가 배치된다. 상기 회전축(12)은 볼나사(82)와 일체화되어 있다. 또, 상기 볼나사(82)에는 상기 회전축(12)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 볼나사 부시(84)가 결합된다. 상기 볼나사 부시(84)의 측부는 테이블 블록(86a, 86b)에 접속되어 있다.

이 경우, 직류 브러시모터(10)에 의하여 상기 볼나사(82)가 회전하면, 상기 볼나사 부시(84)에 의하여 상기 볼나사(82)의 회전운동이 직선운동으로 변환되며, 상기 테이블 블록(86a, 86b)은 가이드레일(88)을 따라서 화살표 방향으로 미끄럼운동을 한다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 상기 직류 브러시모터(10)는, 외부 스테이터(20)에 배치되는 제1 및 제2 코일(26a, 26b)을 포함한다. 따라서, 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)로부터 발생하는 열에 대한 방열면적을 종래기술에 있어서의 직류 브러시모터에 있어서의 코일의 방열면적보다도 크게 할 수가 있다. 그러므로, 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)에 대하여 직류전원(48)으로부터 직류전류를 흘릴 때에, 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)로부터 발생하는 열을 상기 수지(24) 및 상기 외부 스테이터(20)에 전달하게 된다. 또한, 상기 외부 스테이터(20)로부터 상기 모터 하우징(30)을 통해서 외부로 효율적으로 방열할 수가 있다.

또, 상기 직류 브러시모터(10)에서, 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)로부터 발생하는 열을 외부로 방열하는 경우, 방열을 방해하는 상기 에어 갭(18)이나 상기 영구자석(14a, 14b) 등이 방열루트에 포함되어 있지 않기 때문에, 상기의 방열을 상기 에어 갭(18)이나 상기 영구자석(14a, 14b)을 통하지 않고 외부로 방열할 수가 있다. 그러므로, 상기 직류 브러시모터(10)는 종래기술에 있어서의 직류 브러시모터와 비교하여, 방열작용을 방해하는 부분을 포함하지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 효율적으로 방열할 수가 있다.

또, 상기 내부 로터(16)에 상기 영구자석(14a, 14b)을 배치하는 것에 의하여, 상기 내부 로터(16)의 관성력이 저감된다. 또한, 상기 내부 로터(16)의 회전운동을 이용하여 실린더, 클램프, 톱니바퀴 등을 구동하는 것이 용이해진다. 그러므로, 상기 직류 브러시모터(10)에서는 상술한 장치를 신속하게 가속 또는 감속하는 것이 가능해진다.

상기 내부 로터(16)가 상기 외부 스테이터(20)에 대하여 상대적인 회전운동을 실시할 경우, 상기 정류부(28)의 상기 정류자 부재(42a, 42b)는 상기 영구자석(14a, 14b)의 회전각도에 대응하여 직류전류를 흘리는 상기 제1 및 제2 코일접속용 브러시(36a, 36b)를 전환하도록 한다. 그러므로, 상기 내부 로터(16)가 회전운동을 실시하여도, 상기 내부 로터(16)에 발생하는 토크의 일시적인 변동 또는 요동을 억제할 수가 있게 된다.

또, 상기 외부 스테이터(20)는 규소를 포함하는 탄소강판의 적층체로 구성되 어 있다. 그러므로, 상기 외부 스테이터(20)의 열 전달이 향상된다. 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)로부터 발생하는 열을 보다 효율적으로 상기 모터 하우징(30)에 전달하고, 상기 모터 하우징(30)으로부터 외부로 방열하는 것이 가능해 진다.

또, 상기 내부 로터(16)에 상기 영구자석(14a, 14b)을 설치하는 것에 의하여, 회전축(12)의 관성이 저하된다. 따라서, 상기 직류 브러시 모터(10)를 상기 전동 클램브(70)나 상기 전동 액츄에이터(80, 81)에 설치한 경우, 상기 제1 및 제2 코일(26a, 26b)로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열하면서 상기 회전축(12)에 의하여 상술한 장치내의 이동자에 회전구동력이 전달된다. 그러므로, 상기 직류 브러시모터(10)에서는 그 내부에 있어서의 발열이 억제된다. 또, 상기 회전축(12)의 회전을 정지시킨 상태에서 소망하는 추력을 얻을 수가 있다. 그러므로, 상기 추력에 의하여, 예를 들면, 도 8에 나타내는 상기 클램프 암(78)을 화살표 방향으로 회전 운동시키거나, 또는 도 9 및 도 10에 나타내는 상기 테이블 블록(86a, 86b)을 화살표 방향으로 미끄럼운동을 시킬 수가 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 직류 브러시모터는, 상술한 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지의 구성을 채용할 수가 있는 것은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서의 직류 브러시모터에 의하면, 외부 스테이터에 스테이터코일이 배치되어 있기 때문에, 상기 스테이터코일의 방열면적은 종래의 직류 브러시모터에 있어서의 코일의 방열면적과 비교하여 커진다. 그 때문에, 본 발명에 있어서의 직류 브러시모터는, 스테이터코일로부터 열이 발생하여도, 상기 외부 스테이터를 통하여 외부로 효율적으로 방열할 수가 있다.

또, 본 발명에 있어서의 직류 브러시모터는, 방열을 방해하는 에어 갭이나 영구자석에 의하지 않고, 스테이터코일로부터 발생하는 열을 외부 스테이터로부터 외부로 방열하기 때문에, 종래기술에 있어서의 직류 브러시모터와 비교하여 방열작용을 방해하는 방해부재가 존재하지 않으므로 효율적으로 방열할 수가 있다.

또한, 상기 내부 로터에 상기 영구자석을 배치하는 것에 의하여, 상기 내부 로터의 관성력이 저감되며, 상기 내부 로터의 회전우동을 이용하여 실린더, 클램프, 톱니바퀴 등을 구동하는 것이 용이해져서 이들의 장치를 신속히 가속 또는 감속하는 것이 가능해 진다.

Claims

회전축과 일체적으로 회전할 수 있는 영구자석이 설치된 내부 로터와,

소정거리를 두고 상기 영구자석을 둘러싸며, 상기 영구자석과 대향하는 표면에 형성된 복수의 슬롯을 가지는 외부 스테이터와,

상기 외부 스테이터의 상기 각 슬롯에 배치된 복수의 스테이터코일과,

상기 내부 로터와 동일축에 배치된 정류부와,

상기 정류부의 일단에 접촉하고, 상기 각 스테이터코일에 각각 전기적으로 접속된 복수의 코일접속용 브러시와,

상기 정류부의 다른 쪽의 단부에 접촉하고, 상기 정류부에 직류전류를 흘리는 2개의 전류공급용 브러시를 포함하는 직류 브러시모터.
제1항에 있어서,

상기 정류부는, 상기 각 전류공급용 브러시에 전기적으로 접속되고, 복수의 정류자 부재를 갖는 정류자를 포함하고,

상기 정류자 부재는, 상기 내부 로터가 상기 외부 스테이터에 대하여 상대적인 회전운동을 실시할 경우, 상기 내부 로터의 회전각도에 대응하여 상기 직류전류를 흘리는 상기 코일 접속용 브러시를 전환시키는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제2항에 있어서,

상기 정류부는 상기 전류공급용 브러시와 상기 정류자 부재에 각각 전기적으로 접속되는 복수의 슬립링을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제3항에 있어서,

상기 슬립링은 절연재료로 코팅된 표면을 가지는 구리선을 통해 상기 정류자 부재와 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제3항에 있어서,

상기 슬립링은 상기 회전축을 따라 소정의 간격을 두고 배치되고, 상기 슬립링은 절연부에 의해 서로 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제2항에 있어서,

상기 정류자 부재는 상기 회전축에 소정의 각간격으로 배치되고,

상기 정류자 부재는 절연부에 의해 서로 전기적으로 절연되며,

상기 정류자는 상기 정류자 부재와 상기 절연부가 조임링을 사용해서 상기 회전축에 고정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제1항에 있어서,

상기 정류부는, 상기 각 코일 접속용 브러시에 전기적으로 접속하고 복수의 정류자 부재를 가지는 정류자를 포함하며,

상기 정류자 부재는, 상기 내부 로터가 상기 외부 스테이터에 대하여 상대적인 회전운동을 실시할 경우, 상기 내부 로터의 회전각도에 대응하여 상기 직류전류를 흘리는 상기 전류공급용 브러시를 전환시키는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제7항에 있어서,

상기 정류부는 상기 정류자 부재와 상기 코일접속용 브러시와 각각 전기적으로 연결하는 복수의 슬립링을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제8항에 있어서,

상기 슬립링은 절연재료로 코팅된 표면을 가지는 구리선을 통하여 상기 정류자 부재에 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제8항에 있어서,

상기 슬립링은 상기 회전축을 따라 소정의 거리로 설치되고, 상기 슬립링은 절연부에 의해 서로 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제7항에 있어서,

상기 정류자 부재는 상기 회전축에 소정의 각간격을 두어 배치되고,

상기 정류자 부재는 절연부에 의해 서로 전기적으로 절연되며,

상기 정류자는 조임링을 사용해서 상기 정류자 부재와 상기 절연부를 상기 회전축에 고정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제1항에 있어서,

상기 외부 스테이터는 규소를 포함하는 탄소강판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제1항에 있어서,

상기 내부 로터를 향하는 복수의 이빨부가 상기 외부 스테이터의 내부표면에 소정의 각간격을 두고 형성되고,

상기 슬롯은 상기 이빨부 사이의 갭에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제1항에 있어서,

상기 내부 로터, 상기 외부 스테이터, 상기 스테이터코일, 상기 정류부를 수용하는 모터 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.
제14항에 있어서,

상기 모터하우징의 내부 표면에 접속되는 제1단부와, 상기 코일접속용 브러시와 상기 전류공급용 브러시와 각각 접속되는 제2단부를 가지는 복수의 스프링을 더 포함하고,

상기 스프링은 상기 코일접속용 브러시와 상기 전류공급용 브러시를 각각 상기 정류부의 외부표면에 접촉하게 하는 것을 특징으로 하는 직류 브러시모터.