KR20220111088A - 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시 및 그 브러시를 포함한 직류 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시 및 그 브러시를 포함한 직류 모터는, 막대 형상의 브러시를 구비하며, 상기 브러시의 후단면에 형성되며 토션 스프링의 지지부가 상기 브러시의 상방으로 이탈되지 않도록 이탈 방지용 걸림부가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시 및 그 브러시를 포함한 직류 모터{Brush for DC motor provided with improved torsion spring support structure and DC motor including thereof}

본 발명은 모터용 브러시 구조에 관한 것으로서, 토션 스프링의 지지 구조가 개선된 모터용 브러시에 관한 것이다.

일반적인 직류 모터는 영구자석을 포함한 고정자에 대해 코일이 권선된 회전자가 회전하는 구조로 이루어진다. 이러한 직류 모터에서 회전자를 구성하는 코일에 전기를 공급하는 부품이 브러시다. 브러시는 코일에 전기적으로 연결된 정류자에 슬라이딩 가능하게 접촉된다. 브러시는 정류자와 물리적으로 접촉된 상태를 유지하여야 하므로 브러시 홀더와 브러시 사이에는 스프링에 의해 탄성 가압력이 발생하도록 구성된다. 브러시 홀더와 브러시 사이에 코일 스프링이 설치된 구조의 일 예가 대한민국 공개실용신안 제20-1999-0015122호에 개시되어 있다. 그런데, 상기 공개실용신안에 개시된 구조의 코일 스프링이 설치된 구조는 브러시가 설치되는 브러시 홀더의 수용홈에 코일 스프링이 삽입되는 구조이므로 브러시 홀더의 크기가 일정 크기 이상으로 유지되어야 한다.

최근에는 차량에 초소형 모터가 더 많이 설치되는 추세에 있다. 이러한 경향에 따라 상기 공개실용신안과 같은 브러시 설치 구조는 모터의 소형화를 어렵게 하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근의 소형 직류 모터에는 브러시를 정류자 쪽으로 탄성 가압하는 수단으로 코일 스프링이 아닌 토션 스프링이 채용된다.

예컨대 도 1에 도시된 바와 같이, 브러시는 브러시 홀더에 일단부가 지지되고 타단부가 브러시의 후단부를 지지하는 토션 스프링에 의해 정류자 쪽으로 탄성 가압되도록 설치된다. 그런데, 도 1에 도시된 브러시(1) 구조는 브러시 후단면(2)을 지지하는 토션 스프링의 지지 위치를 일정하게 유지할 수 없으므로 토션 스프링이 브러시의 상방으로 이탈될 수 있는 문제점이 있다.

한편, 도 1에 도시된 문제점을 개선하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 브러시(1)에 토션 스프링의 지지 위치가 일정하게 유지될 수 있도록 후단면(2)에 오목한 홈부(3)를 구비한 브러시가 개발되었다. 그러나, 도 2에 도시된 브러시 구조는 토션 스프링의 지지 위치를 일정하게 유지하는 홈부(3)의 가공을 위해 브러시(1)의 소결 성형 후 별도의 기계 가공 공정이 필요하므로 생산성이 떨어지고 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 브러시의 형상을 개선함으로써 토션 스프링이 일정한 위치를 지지할 수 있도록 하여 안정적인 브러시 작동 성능을 유지하고, 하나의 금형에서 제조가 가능하도록 하여 생산성과 제조 원가를 절감할 수 있는 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시 및 그 브러시를 포함한 직류 모터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시는, 막대 형상의 브러시에 있어서,

상기 브러시의 후단면에 형성되며 토션 스프링의 지지부가 상기 브러시의 상방으로 이탈되지 않도록 이탈 방지용 걸림부가 구비된 점에 특징이 있다.

상기 이탈 방지용 걸림부는 상기 브러시의 후단면의 상부에 배치되며 상기 브러시의 후방으로 돌출 형성된 돌출부 형태로 구성될 수 있다.

상기 이탈 방지용 걸림부는 상기 브러시의 후단면에 배치되며 상기 브러시의 후단면이 오목하게 함몰된 홈부 형태로 구성되며, 상기 홈부의 하방은 개방된 구조로 이루어질 수 있다.

상기 홈부의 횡단면은 부드러운 곡선 형태의 단면 구조로 이루어질 수 있다.

상기 홈부의 횡단면은 V자 형태의 단면 구조로 이루어질 수 있다.

상기 브러시를 포함한 직류 모터 장치로서,

상기 브러시가 슬라이딩 가능게 설치되는 브러시 홀더는 일단부가 상기 브러시 홀더에 지지되고 타단부가 상기 이탈 방지용 걸림부에 지지되는 토션 스프링이 포함된 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시 및 그 브러시를 포함한 직류 모터는, 브러시의 후단면에 토션 스프링을 가압 지지하는 토션 스프링이 상기 브러시의 상방으로 이탈되는 방지하는 이탈 방지용 걸림부를 구비함으로써 브러시의 안정적인 작동 성능을 유지하는 효과를 제공한다. 또한, 상기 이탈 방지용 걸림부가 브러시 성형 과정상 하나의 금형에서 제조가 가능하도록 하여 생산성과 제조 원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 제2실시 예와 같이 상기 이탈 방지용 걸림부가 부드러운 곡선 형태의 단면을 가지는 홈부 형태로 구성된 경우 브러시가 작동 과정에서 정류자 중심 방향에서 벗어나는 방향으로 편심 가압되더라도 브러시의 떨림을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 브러시 구조의 일예를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래 브러시 구조의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 브러시의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 브러시의 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 브러시의 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 제2실시 예에 따른 브러시를 포함한 직류 모터를 구성하는 브러시 홀더 어셈블리의 구조를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 브러시 홀더 어셈블리를 다른 방향에서 본 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 브러시의 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 브러시의 구조를 보여주는 도면이다. 도 5는 도 4에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선 단면도이다. 도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 브러시의 구조를 보여주는 도면이다. 도 8은 본 발명에 제2실시 예에 따른 브러시를 포함한 직류 모터를 구성하는 브러시 홀더 어셈블리의 구조를 보여주는 도면이다. 도 9는 도 8에 도시된 브러시 홀더 어셈블리를 다른 방향에서 본 도면이다.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 직류 모터는 브러시(10)와, 브러시 홀더(30)와, 토션 스프링(40)을 포함한다.

상기 브러시(10)는 모터의 외부로부터 공급되는 전기를 회전자를 구성하는 정류자(미도시)에 공급하는 부품이다. 상기 브러시(10)는 막대 형상의 부재이다. 상기 브러시(10)는 예컨대 사각 막대 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 브러시(10)는 전기적으로 양호한 도전성을 가지는 분말 소재를 소결하여 제조될 수 있다. 상기 브러시(10)는 예컨대 탄소 분말을 소결하여 제조될 수 있다. 상기 브러시(10)의 소재는 공지된 브러시용 재료를 채용하여 제조될 수 있다.

상기 브러시(10)는 브러시 몸체(20)와, 이탈 방지용 걸림부(25)를 포함한다.

상기 브러시 몸체(20)는 브러시 홀더(30)에 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있도록 막대 형상의 구조로 형성된다. 상기 브러시 몸체(20)의 전단면은 정류자에 슬라이딩 가능하게 접촉 지지되고, 상기 브러시 몸체(20)의 후단면(22)은 토션 스프링(40)에 의해 상기 정류자 쪽으로 가압된다.

상기 이탈 방지용 걸림부(25)는 상기 브러시(10)의 후단면(22)에 형성된다. 상기 이탈 방지용 걸림부(25)는 토션 스프링(40)의 지지부가 상기 브러시(10)의 상방으로 이탈되지 않도록 마련된 것이다.

상기 이탈 방지용 걸림부(25)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 브러시(10)의 후단면(22)에서 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 더 구체적으로 상기 이탈 방지용 걸림부(25)는 상기 브러시(10)의 후단면(22)의 상부에 배치된다. 상기 이탈 방지용 걸림부(25)는 상기 브러시(10)의 후방으로 돌출 형성된 돌출부(27) 형태로 구성된다. 상기 돌출부(27)는 사각형 형의 돌기로 구성될 수 있다. 상기 돌출부(27)의 상면은 상기 브러시 몸체(20)의 상면과 동일한 면을 형성한다. 상기 돌출부(27)의 하면은 토션 스프링(40)이 상기 브러시(10)의 상방으로 이탈되는 것을 방지하여 일정한 위치를 지지하도록 하는 역할을 수행한다. 상기 이탈 방지용 걸림부(25)는 상기 브러시(10)의 소결 성형 과정에서 한 금형에서 상기 브러시 몸체(20)와 일체로 제조될 수 있도록 금형의 상형과 하형의 분리 방향상 간섭이 발생하지 않는 형상으로 구성된다.

한편, 상기 이탈 방지용 걸림부(25)는 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이 상기 브러시의 후단면에 배치된다. 상기 이탈 방지용 걸림부(25)는 상기 브러시(10)의 후단면(22)이 오목하게 함몰된 홈부(28) 형태로 구성될 수 있다. 상기 홈부(28)의 하방은 개방된 구조이다. 상기 이탈 방지용 걸림부(25)의 천장에 토션 스프링(40)이 걸려서 상기 브러시(10)의 상방으로 이탈되지 않는다. 상기 이탈 방지용 걸림부(25)는 상기 브러시(10)의 소결 성형 과정에서 한 금형에서 상기 브러시 몸체(20)와 일체로 제조될 수 있도록 금형의 상형과 하형의 분리 방향상 간섭이 발생하지 않는 형상으로 구성된다. 상기 이탈 방지용 걸림부(25)를 구성하는 홈부(28)의 횡단면은 도 6에 도시된 바와 부드러운 곡선 형태의 단면 구조로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 홈부(28)의 횡단면은 도 7에 도시된 바와 같이 V자 형태의 단면 구조로 이루어질 수 있다. 상기 이탈 방지용 걸림부(25)가 홈부(28) 형태로 이루어진 경우 토션 스프링(40)의 지지부가 상기 홈부(28)의 오목한 홈부를 따라 가압된다. 이에 따라 브러시(10)의 전단면이 정류자의 회전방향으로 치우쳐서, 브러시(10)의 가압 방향이 정류자의 중심에서 벗어나더라도 토션 스프링(40)이 가압 방향으로 힘을 안정적으로 유지할 수 있으므로 브러시(10)의 떨림을 방지한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 직류 모터는 상술한 브러시(10)와, 상기 브러시(10)를 슬라이딩 가능하게 수용하는 브러시 홀더(30)와, 토션 스프링(40)을 포함한다. 상기 브러시(10)와, 상기 브러시 홀더(30)와, 상기 토션 스프링(40)은 모터 조립 전에 선 조립됨으로써 브러시 홀더 어셈블리를 구성할 수 있다.

상기 브러시 홀더(30)는 상기 브러시(10)가 슬라이딩 가능게 설치되는 부재이다. 상기 브러시 홀더(30)는 브러시(10)에 전기를 공급하기 위한 피그 테일 전선, 터미널 단자, 전자기파 필터를 포함할 수 있다.

상기 토션 스프링(40)은 상기 브러시(10)를 정류자 쪽으로 가압하기 위한 부품이다. 상기 토션 스프링(40)은 상기 브러시 홀더(30)에 구비된 토션 스프링 설치 기둥(32)에 끼워진다. 상기 토션 스프링(40)의 일단부(42)는 상기 브러시 홀더(30)에 지지된다. 상기 토션 스프링(40)의 타단부(44)는 상기 이탈 방지용 걸림부(25)에 지지된다. 이에 따라 상기 토션 스프링(40)이 모터 사용 과정에서 상기 토션 스프링 설치 기둥(32)의 상방으로 이동하려 할 경우, 상기 토션 스프링(40)의 타단부(44)가 상기 이탈 방지용 걸림부(25)에 걸림으로써, 상기 토션 스프링(40)이 상기 브러시(10) 상방으로 이탈되는 것이 방지된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 이탈 방지용 걸림부(25)가 홈부(28) 형태로 구비된 경우에는 추가적인 장점이 있다. 즉, 브러시(10)가 정류자에 접촉된 상태로 정류자가 회전하는 과정에서 브러시(10)의 전단면이 정류자의 회전 방향으로 약간 편심될 수 있다. 즉, 브러시(10)의 길이 방향이 정류자의 중심을 지나지 않을 수 있다. 이때, 이탈 방지용 걸림부(25)를 구성하는 홈부(28)가 부드러운 곡면으로 구성된 경우, 토션 스프링(40)의 타단부(44)가 브러시(10)를 편심된 방향으로 안정적으로 가압 지지할 수 있다. 이에 따라 상기 브러시(10)의 떨림을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시 및 그 브러시를 포함한 직류 모터는, 브러시의 후단면에 토션 스프링을 가압 지지하는 토션 스프링이 상기 브러시의 상방으로 이탈되는 방지하는 이탈 방지용 걸림부를 구비함으로써 브러시의 안정적인 작동 성능을 유지하는 효과를 제공한다. 또한, 상기 이탈 방지용 걸림부가 브러시 성형 과정상 하나의 금형에서 제조가 가능하도록 하여 생산성과 제조 원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 제2실시 예와 같이 상기 이탈 방지용 걸림부가 부드러운 곡선 형태의 단면을 가지는 홈부 형태로 구성된 경우 브러시가 작동 과정에서 정류자 중심 방향에서 벗어나는 방향으로 편심 가압되더라도 브러시의 떨림을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10 : 브러시
20 : 브러시 몸체
22 : 후단면
25 : 이탈 방지용 걸림부
27 : 돌출부
28 : 홈부
30 : 브러시 홀더
32 : 토션 스프링 설치 기둥
40 : 토션 스프링
42 : 일단부
44 : 타단부

Claims (6)

1. 막대 형상의 브러시에 있어서,
   상기 브러시의 후단면에 형성되며 토션 스프링의 지지부가 상기 브러시의 상방으로 이탈되지 않도록 이탈 방지용 걸림부가 구비된 것을 특징으로 하는 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이탈 방지용 걸림부는 상기 브러시의 후단면의 상부에 배치되며 상기 브러시의 후방으로 돌출 형성된 돌출부 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시.
3. 제1항에 있어서,
   상기 이탈 방지용 걸림부는 상기 브러시의 후단면에 배치되며 상기 브러시의 후단면이 오목하게 함몰된 홈부 형태로 구성되며, 상기 홈부의 하방은 개방된 구조인 것을 특징으로 하는 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시.
4. 제3항에 있어서,
   상기 홈부의 횡단면은 부드러운 곡선 형태의 단면 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시.
5. 제3항에 있어서,
   상기 홈부의 횡단면은 V자 형태의 단면 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 브러시를 포함한 직류 모터 장치로서,
   상기 브러시가 슬라이딩 가능게 설치되는 브러시 홀더는 일단부가 상기 브러시 홀더에 지지되고 타단부가 상기 이탈 방지용 걸림부에 지지되는 토션 스프링이 포함된 것을 특징으로 하는 토션 스프링 지지 구조가 개선된 직류 모터용 브러시를 포함한 직류 모터 장치.
   

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