KR101545463B1 - 직류전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직류전동기에 관한 것으로서, 프런트커버(101)와 보디프레임(102), 리어커버(103)로 구성되는 케이스(1)와, 자력을 발생하도록 상기 케이스 내부에 설치하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시(4)와, 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)과, 상기 리어커버(103) 저면에 설치하는 합성수지 또는 황동재 홀더베이스(104)와, 상기 리어커버(103) 상면에 밀착되게 상기 홀더베이스(104)의 결합돌부(104b)와 결합하는 합성수지 또는 황동재 브러시홀더(105)와, 상기 브러시(4)와 연결선(401)으로 연결하는 터미널(106)을 포함하여 구성함으로써 구조를 간소화하여 제품 생산성과 품질이 향상되는 효과가 있다.

Description

직류전동기 {DC motor}

본 발명은 직류전동기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 직류전동기의 구조를 간소화하여 제품 생산성과 품질을 향상시킬 수 있게 한 직류전동기에 관한 것이다.

전동기(Electric motor)란 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 역학적 에너지로 바꾸는 장치로서 일반적으로 모터(motor)를 말한다.

전동기는 전원의 종류에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되며, 교류전동기는 다시 3상 교류용과 단상교류용으로 구분된다.

직류 전동기란, 직류전류로 회전을 일으키는 장치로서 회전자(rotor, 回轉子)와 고정자(stator, 固定子)로 구성되어 있다.

회전자는 일반적으로 전기자라고도 부르는데 전기자(armature)와 정류자(commutator) 그리고 브러시(brush)로 구성되어 있다.

정류자는 전기자 권선과 결합되어 있는 기계적 장치이며, 위치에 관계없이 동일한 방향으로 전기자 전류가 항상 순환되도록 한다. 즉, 전기자를 계속해서 회전시키기 위해서는 전기자가 180도 회전할 때마다 공급되는 직류의 방향을 전환시켜 동일 방향의 토크를 계속 얻도록 해야 하며, 이러한 역할을 하는 것이 정류자와 브러시이다.

공급되는 직류가 브러시를 거쳐 전기자 권선을 흐르면 전기자의 각 코일 내에서 교류로 전환된다.

고정자는 계자극(field poles)과 프래임(frame)으로 구성되어 있으며 극당 1개 이상의 권선을 갖고 있다.

한편, 일반적인 직류전동기는 첨부도면 도 5와 같이 프런트커버와 보디프레임, 리어커버로 구성되는 케이스(1)의 내부에 자석(magnet)으로 이루어져서 자력을 발생하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시(4)와, 상기 정류자(3)에 인가되는 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)의 양단부에서 샤프트(5)를 회전하도록 지지하기 위한 베어링(7)을 구비한다.

공개특허공보 특1983-0008446호 공개특허공보 제10-2014-0007094호

상술한 바와 같은 종래의 직류전동기는 샤프트(5)에 의해 회전하는 정류자(3)와 접촉하는 브러시(4)를 통해 정류자(3)에 직류전원을 안정적으로 공급하기 위하여 정류자(3)와 직각으로 밀착하도록 브러시(4)를 가이드하는 브러시홀더를 케이스 내부에 설치하고, 브러시(4)가 정류자(3)에 탄력적으로 밀착하도록 브러시(4)를 브러시홀더 내부에서 코일스프링으로 탄설하게 된다.

또한, 정류자(3)와 접촉하는 브러시(4)를 통해 정류자(3)에 직류전원을 공급하기 위하여 리드선의 일단부를 상기 브러시(4)에 전기적으로 연결하거나, 브러시홀더를 도체로 형성하여 리드선의 일단부를 상기 브러시홀더에 전기적으로 연결하고, 리드선의 타단부는 케이스에 형성되는 배출공을 통해 외부로 배출함으로써 그 리드선을 전원공급부와 전기적으로 연결하여 직류전원을 공급하게 된다.

그런데 상기와 같은 종래의 직류전동기는 브러시(4)나 브러시홀더에 전기적으로 연결되는 리드선을 케이스의 배출공을 통해 외부로 배출하는 과정에서 회전자(6)와의 간섭을 피하기 위하여 조립 과정에서 리드선의 위치에 주의를 기울여야 하고, 리드선이 배출되는 배출공을 통해 외부에서 직류전동기 내부로 수분이나 이물질이 유입되지 않도록 별도의 마감재를 이용해 배출공을 막아주어야 하는 번거로움이 있다.

또한, 일반적인 직류전동기의 케이스는 내구성을 위하여 금속으로 제조되는데, 케이스 내부에서 리드선과 연결되는 브러시(4)나 브러시홀더와 금속으로 된 케이스 간의 절연을 위해서는 케이스 내부에 절연 가능한 플라스틱 소재의 설치판을 설치한 후, 그 설치판 상부에 브러시홀더를 설치해야 함으로써 전체 부품의 수가 늘어나고, 그에 따른 조립 과정이 번거롭고, 복잡해져 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 상기 리드선의 일단부를 브러시(4)나 브러시홀더에 전기적으로 연결하기 위해서는 주로 납땜 방식을 이용하게 되는데, 납땜 방식이 전기적 연결 방식으로 보편적이긴 하나, 결합강도는 뛰어나지 않기 때문에 직류발전기를 사용하는 과정에서 리드선이 외부에서 작용하는 힘에 의해 강하게 당겨지면, 납땜 방식으로 브러시(4)나 브러시홀더와 연결된 리드선의 일단부가 떨어지면서 직류전동기의 작동 불능이 쉽게 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 직류전동기는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 프런트커버(101)와 보디프레임(102), 리어커버(103)로 구성되는 케이스(1)와, 자력을 발생하도록 상기 케이스 내부에 설치하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시(4)와, 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)을 구비한 직류전동기에 있어서,

일정 간격으로 통공(103a)을 형성하고, 가장자리에는 요입홈(103b)을 형성하며, 중심부에는 베어링설치부(103c)를 구비한 리어커버(103)와;

상기 통공(103a)을 관통하는 결합봉(104a)과, 상기 요입홈(103b)에 끼워지는 결합돌부(104b)를 형성하고, 상기 결합돌부(104b)를 관통하는 배출공(104c)을 구비하여 상기 리어커버(103) 저면에 설치하는 합성수지 또는 황동재 홀더베이스(104)와;

일측면에 안내홈(105b)을 구비하고 내부에는 브러시(4)와 코일스프링(402)을 수납 설치하는 브러시설치부(105a)의 양측에 상기 결합봉(104a)이 결합하는 결합공(105c)을 형성하고, 상기 배출공(104c)과 연통하는 설치공(105d)을 일측에 형성하여, 상기 리어커버(103) 상면에 밀착되게 상기 홀더베이스(104)의 결합돌부(104b)와 융착 또는 접착하여 일체화하는 합성수지 또는 황동재 브러시홀더(105)와;

상기 설치공(105d) 내부에서 고정되는 걸림돌부(106a)를 형성하고, 상기 배출공(104c)을 통해 홀더베이스(104) 외부로 돌출되는 하단부에는 연결공(106c)을 형성하며, 상단부는 상기 브러시(4)와 연결선(401)으로 연결하는 터미널(106)을 포함하여 구성함으로써 구조를 간소화하여 제품 생산성과 품질을 향상시킬 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 직류전동기는 브러시와 브러시홀더와 터미널을 모듈화하고, 브러시와 전기적으로 연결되는 터미널을 리어커버 외부로 돌출 형성하여 리드선의 설치 작업을 배제함과 동시에 구조를 간소화함으로써 직류전동기 제품의 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 전원 공급을 위한 터미널을 케이스 하부에 설치되는 서로 다른 색상의 홀더베이스로 통과시켜 외부로 노출함으로써 터미널의 +, - 구분을 용이하게 하고, 직류전원 공급을 위한 전원공급부와의 전기적 연결이 쉬워지는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 직류전동기의 실시 예에 따른 요부 사시도.
도 2는 본 발명의 직류전동기의 실시 예에 따른 요부 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 직류전동기의 실시 예에 따른 요부 측면 단면도.
도 4은 본 발명의 직류전동기의 홀더베이스의 또 다른 실시 예에 따른 사시도.
도 5는 종래의 일반적인 직류전동기의 구조를 나타낸 단면도.

이하, 본 발명의 직류전동기의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 직류전동기는 프런트커버(101)와 보디프레임(102), 리어커버(103)로 구성되는 케이스(1)와, 자력을 발생하도록 상기 케이스 내부에 설치하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시(4)와, 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)과, 상기 리어커버(103) 저면에 설치하는 합성수지 또는 황동재 홀더베이스(104)와, 상기 리어커버(103) 상면에 밀착되게 상기 홀더베이스(104)의 결합돌부(104b)와 결합하는 합성수지 또는 황동재 브러시홀더(105)와, 상기 브러시(4)와 연결선(401)으로 연결하는 터미널(106)을 포함하여 구성한다.

상기 케이스(1)는 견고함, 내구성을 위하여 금속재로 형성하며, 내부에 설치하는 부품의 조립 및 유지, 보수가 가능하도록 프런트커버(101)와 리어커버(103) 사이에 보디프레임(102)을 분해, 조립 가능케 결합하는 형태로 구성한다.

상기 프런트커버(101)와 리어커버(103)에는 각각 베어링설치부를 형성하여 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)을 설치한다.

특히, 리어커버(103)는 상기 홀더베이스(104)와 브러시홀더(105)의 설치를 가능케 하기 위하여 일정 간격으로 형성된 한 쌍의 통공(103a)을 복수 조로 형성하고, 가장자리에는 한 쌍의 요입홈(103b)을 대칭으로 형성한다. 또한, 리어커버(103)의 중심부에는 상기 베어링(7)을 삽입 설치하는 베어링설치부(103c)를 구비한다.

상기 고정자(2)와 정류자(3), 브러시(4) 및 샤프트(5)와, 회전자(6), 베어링(7)은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 기술자가 쉽게 이해하고, 실시 가능한 주지 기술에 해당하므로 그에 대한 구체적이 설명은 생략한다.

한편, 상기 홀더베이스(104)는 상기 리어커버(103) 저면에 설치하기 위하여 상기 리어커버(103)의 통공(103a)을 관통하는 결합봉(104a)과, 상기 요입홈(103b)에 끼워지는 결합돌부(104b)를 상면에 형성하고, 상기 결합돌부(104b)를 상하로 관통하는 배출공(104c)을 구비하여 상기 리어커버(103) 저면에 밀착되게 설치한다.

상기 홀더베이스(104)는 상기 리어커버(103)의 저면에 한 쌍을 대칭으로 설치하되, 하나는 적색으로 형성하고, 다른 하나는 흑색 또는 청색으로 형성한다.

상기 브러시홀더(105)는 상기 리어커버(103)의 상면에 밀착되게 설치하기 위하여 일측면에 안내홈(105b)을 구비하고 내부에는 브러시(4)와 코일스프링(402)을 수납 설치하는 브러시설치부(105a)의 양측에 상기 홀더베이스(104)의 결합봉(104a)이 결합하는 결합공(105c)을 형성함으로써 홀더베이스(104)와 브러시홀더(105) 사이에 리어커버(103)가 개재되는 구조로 결합하고, 그 결합 구조를 유지할 수 있도록 상기 홀더베이스(104)의 결합돌부(104b)와 융착 또는 접착하여 일체화한다.

또한, 상기 브러시홀더(105)의 일측에는 설치공(105d)을 형성하여 상기와 같이 홀더베이스(104)와 브러시홀더(105)를 결합하는 과정에서 상기 홀더베이스(104)의 배출공(104c)과 설치공(105d)이 연통되게 한다.

한편, 상기 홀더베이스(104)의 결합봉(104a) 상단부에는 걸림턱(104d)과 절개홈(104e)을 형성하여 상기 홀더베이스(104)와 브러시홀더(105)를 결합할 때, 융착 또는 접착에 의한 일체화를 대신하여 상기 걸림턱(104d)이 브러시홀더(105)의 결합공(105c)을 관통하여 결합공(105c)의 입구에 걸리면서 결합이 이루어지는 방식의 사용도 가능하다.

상기 터미널(106)은 상기 브러시(4)와 연결선(401)으로 연결하기 위하여 상기 설치공(105d) 내부에서 고정되는 걸림돌부(106a)를 형성하고, 상기 배출공(104c)을 통해 홀더베이스(104) 외부로 돌출되는 하단부에는 연결공(106c)을 형성하며, 상단부는 상기 브러시(4)와 연결선(401)을 이용하여 전기적으로 연결한다.

상기 걸림돌부(106a)는 상기 터미널(106)와 전기적으로 연결되는 전선이나 케이블에 가해지는 외부의 물리력에 의해 터미널(106)이 상기 홀더베이스(104)의 배출공(104c)를 통해서 빠지지 않도록 견고한 지지력을 발휘하기 위하여 터미널의 양측면에 각각 다수를 형성하고, 터미널의 일부를 절개한 후 전면으로 절곡 형성하여 브러시설치부(105a)의 내부에서 걸리게 하는 것이 바람직하다.

상기 터미널(106)은 상기 리어커버(103)의 저면에 설치되는 한 쌍의 홀더베이스(104)에서 각각 돌출되게 설치하되, +극의 터미널(106)은 적색으로 된 홀더베이스(104)에서 돌출시키고, -극의 터미널(106)은 흑색 또는 청색으로 된 홀더베이스(104)에서 돌출되게 설치함으로써 직류전원의 공급을 위한 외부전원과의 전기적 연결이 용이하다.

또한, 상기 홀더베이스(104) 외부로 돌출되는 상기 터미널(106)의 하단부에는 직류전원의 공급을 위한 전선이나 케이블의 연결이 용이하도록 연결공(106c)을 형성하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 기술이 적용된 직류전동기의 작동 관계를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 직류전동기는 조립에 의한 제품 생산 과정에서, 브러시(4)와 코일스프링(402)을 브러시홀더(105)의 브러시설치부(105a)에 먼저 설치한 후, 일단부가 브러시(4)에 연결된 연결선(401)의 타단부를 터미널(106)의 상단부에 납땜 방식으로 부착하여 전기적으로 연결함으로써 브러시홀더(105)를 모듈화한다.

그리하여 리어커버(103)의 저면에 홀더베이스(104)를 설치하고, 리어커버(103)의 상면에 브러시홀더(105)를 설치하여 상기 홀더베이스(104)와 브러시홀더(105)가 일체로 되도록 결합함으로써 직류전동기의 조립에 있어서 조립 과정이 가장 번거롭고, 시간이 오래 걸리는 브러시(4)의 설치 작업을 신속, 간편하게 수행할 수 있게 되어 생산성을 높일 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 직류전동기는 리어커버(103)의 저면에 설치된 적색과 흑색 또는 청색으로 각각 제조된 홀더베이스(104)에서 각각 돌출되게 터미널(106)이 형성됨으로써 직류전동기의 작동에 필요한 외부전원의 공급을 위하여 전선이나 케이블 등을 연결할 때, +, - 구분이 용이하고, 터미널(106)에는 연결공(106c)을 형성함으로써 전기적 연결을 위한 전선이나 케이블 등의 연결이 수월하게 된다.

따라서, 홀더베이스(104) 하부로 각각 돌출된 터미널(106)과 외부전원을 전기적으로 연결하여 터미널(106)을 통해 직류전원을 공급하면, 터미널(106)과 연결선(401)에 의해 전기적으로 연결된 브러시(4)를 통해 정류자(3)로 직류전원이 인가되고, 그로 인해 회전자(6)가 자화됨으로써 샤프트(5)가 회전하여 회전력을 발생하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

1: 케이스 101: 프런트커버
102: 보디프레임 103: 리어커버
103a: 통공 103b: 요입홈
103c: 베어링설치부 104: 홀더베이스
104a: 결합봉 104b: 결합돌부
104c: 배출공 104d: 걸림턱
104e: 절개홈 105: 브러시홀더
105a: 브러시설치부 105b: 안내홈
105c: 결합공 105d: 설치공
106: 터미널 106a: 걸림돌부
106b: 연결공 2: 고정자
3: 정류자 4: 브러시
5: 샤프트 6: 회전자
7: 베어링

Claims (3)

1. 프런트커버(101)와 보디프레임(102), 리어커버(103)로 구성되는 케이스(1)와, 자력을 발생하도록 상기 케이스 내부에 설치하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)에 마주보게 설치되는 정류자(3)와, 상기 정류자(3)에 직류 전원을 공급하는 브러시(4)와, 직류 전원에 따라 자화되어서 샤프트(5)를 기준으로 회전하는 코일이 감긴 회전자(6)와, 상기 샤프트(5)를 회전 가능케 지지하는 베어링(7)을 구비한 직류전동기에 있어서,
   일정 간격으로 통공(103a)을 형성하고, 가장자리에는 요입홈(103b)을 형성하며, 중심부에는 베어링설치부(103c)를 구비한 리어커버(103)와;
   상기 통공(103a)을 관통하는 결합봉(104a)과, 상기 요입홈(103b)에 끼워지는 결합돌부(104b)를 형성하고, 상기 결합돌부(104b)를 관통하는 배출공(104c)을 구비하여 상기 리어커버(103) 저면에 설치하는 홀더베이스(104)와;
   일측면에 안내홈(105b)을 구비하고 내부에는 브러시(4)와 코일스프링(402)을 수납 설치하는 브러시설치부(105a)의 양측에 상기 결합봉(104a)이 결합하는 결합공(105c)을 형성하고, 상기 배출공(104c)과 연통하는 설치공(105d)을 일측에 형성하여, 상기 리어커버(103) 상면에 밀착되게 상기 홀더베이스(104)의 결합돌부(104b)와 융착 또는 접착하여 일체화하는 브러시홀더(105)와;
   상기 설치공(105d) 내부에서 고정되는 걸림돌부(106a)를 형성하고, 상기 배출공(104c)을 통해 홀더베이스(104) 외부로 돌출되는 하단부에는 연결공(106c)을 형성하며, 상단부는 상기 브러시(4)와 연결선(401)으로 연결하는 터미널(106)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전동기.
   
2. 제1항에 있어서;
   상기 홀더베이스(104)의 결합봉(104a) 상단부에는 걸림턱(104d)과 절개홈(104e)을 형성하여 상기 브러시홀더(105)의 결합공(105c)에 걸림 방식으로 결합하는 것을 특징으로 하는 직류전동기.
   
3. 제1항에 있어서;
   상기 홀더베이스(104)는 상기 리어커버(103)의 저면에 한 쌍을 대칭으로 설치하되, 하나는 적색으로 형성하고, 다른 하나는 흑색 또는 청색으로 형성하는 것을 특징으로 하는 직류전동기.

Images