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KR101055951B1 - 접속이 안정적인 전류전환장치를 구비하는 전동공구 - Google Patents

접속이 안정적인 전류전환장치를 구비하는 전동공구 Download PDF

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KR101055951B1
KR101055951B1 KR1020100068336A KR20100068336A KR101055951B1 KR 101055951 B1 KR101055951 B1 KR 101055951B1 KR 1020100068336 A KR1020100068336 A KR 1020100068336A KR 20100068336 A KR20100068336 A KR 20100068336A KR 101055951 B1 KR101055951 B1 KR 101055951B1
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조태동
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Abstract

본 발명은 전기적 접속이 안정적으로 이루어지도록 한 전류전환장치를 구비하는 전동공구에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전동공구는, 모터의 고정자(10)에 결합되는 브러시 시프트 베이스(110); 브러시 시프트 베이스(110)에 좌우로 일정각도 회전가능하게 결합하는 브러시 캐리어(120); 브러시 캐리어(120)에 설치되는 브러시 홀더(130); 상기 브러시 홀더(130)에 결합되어 정류자에 전기적으로 접촉하는 브러시(140); 및 브러시 시프트 베이스(110)의 내부에 결합되고, 고정자(10)의 권선과 접속되어 있는 터미널 스트립(200)을 포함하고, 상기 터미널 스트립(200)은, 고정자(10)의 권선과 접속되는 제1 단자(210)와, 브러시 시프트 베이스(110)의 둘레를 따라 양측으로 연장된 제2 단자(220)를 포함하고, 제2 단자(220)는, 연장 단부에 각각 브러시 홀더(130)를 향해 두 갈래로 나누어진 탄성 접속판(222)이 형성되며, 상기 브러시 홀더(130)에는, 브러시 캐리어(120)의 정방향 또는 역방향 회전에 의해 상기 터미널 스트립(200)이 가진 두 갈래의 탄성 접속판(222) 사이에 삽입 또는 이탈되는 접속단자(132)가 형성된다. 이러한 본 발명은 전류의 방향 전환 메커니즘이 단순하고 용이하며, 접속 단자가 탄성 접속판의 탄성 복원력에 의해 항상 탄성적으로 가압된 상태를 유지하므로 진동 등의 외부적 영향 하에서도 항상 전기적으로 안정된 접속 상태를 유지할 수 있다.

Description

접속이 안정적인 전류전환장치를 구비하는 전동공구{ELECTRIC POWER TOOL PROVIDED WITH THE BRUSH SHIFT MECHANISM STABILIZED ELECTRIC CONNECTING CONDITION}
본 발명은 모터의 회전 방향을 바꾸는 전류전환장치를 구비하는 전동공구에 관한 것으로서, 더 상세하게는 공구 사용시의 진동 등에 의한 전류 단절 등의 문제없이 안정적이고 견고한 접속이 가능하며 내구성의 향상도 가능하도록 한 접속이 안정적인 전류전환장치를 구비하는 전동공구에 관한 것이다.
진동 드릴과 같은 전동공구에서 정회전과 역회전을 번갈아 사용할 수 있도록 한 공구는, 사용자가 공구 몸체에 구비된 정ㆍ역회전 변환 레버나 변환 스위치를 작동시키면 고정자에 장착된 전류전환장치가 일정각도만큼 회전하여 접속단자의 접속방향을 반대로 선택함으로써 모터에 공급되는 전류의 방향을 전환하도록 되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 양방향 구동가능한 전동공구의 모터는, 고정자(10)와, 축(21)의 코어(22)에 전기자 코일(도시하지 않음)이 권선되고 일측에 정류자(23)가 구비된 회전자(20)를 포함하고, 고정자(10)의 일측에는 전류전환장치(100)가 결합된다. 회전자(20)는 축(21)의 양측이 베어링(24)에 의해 회전가능하게 지지된다.
전류전환장치(100)는, 일측이 고정자(10)의 계자 권선과 접속되고 타측이 회전자(20)의 정류자(23)에 접속되어, 사용자의 선택에 의해 정류자(23)로 인가되는 전류의 방향을 변환하여 정류자(23) 및 전기자 코일에 정방향 또는 역방향의 전류가 흐르도록 한다.
좀 더 구체적으로, 전류전환장치(100)는 고정자(10)에 결합되는 브러시 시프트 베이스(Brush Shift Base)(110)와, 브러시 시프트 베이스(110)에 좌우로 일정각도 회전가능하게 결합하는 브러시 캐리어(Brush Carrier)(120)와, 브러시 캐리어(120)에 설치되는 브러시 홀더(130) 및 브러시(140)를 포함한다. 브러시 시프트 베이스(110)의 내부에는, 도면에 나타나지는 않았지만, 고정자(10)의 권선과 접속된 터미널 스트립(Terminal Strip)이 설치된다.
고정자(10)에 공급되는 전류는 터미널 스트립에 인가되고, 터미널 스트립에서 브러시 홀더(130) 및 브러시(140)를 통하여 정류자(23)로 인가된다. 사용자의 정방향 또는 역방향 선택(조작)에 의해, 브러시 캐리어(120)가 시계방향 또는 시계반대방향으로 선택적으로 회전되어 터미널 스트립에 접속되는 방향을 바꿈으로써 정류자(23)에 인가되는 전류의 방향이 바뀌게 된다.
이러한 전동공구에서 종래의 전류전환장치(100)는, 접속 단자들, 즉 터미널 스트립과 브러시 홀더(130)의 단자가 서로 한쪽의 면이나 선으로 접촉하는 이른바 '1단 접속구조'를 채택하고 있으므로, 진동 드릴처럼 햄머 기능과 드릴 기능을 복합적으로 활용하는 전동공구와 같이 진동이 크고 빈번히 일어나는 사용조건에서는 접속 단자 간에 채터링(Chattering) 현상이 발생한다. 이러한 채터링 현상에 의하면, 단자 간에 접속이 완전한 상태와 단자 간에 밀착이 떨어지거나 불완전하게 밀착하는 상태가 반복되기 때문에, 단자 사이에 스파크가 발생하여 열변형이나 녹아 붙는 현상이 일어나 잦은 고장을 일으킨다.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 브러시 홀더의 단자와 터미널 스트립의 단자가 극심한 진동 하에서도 항상 안정적인 접속 상태를 유지할 수 있고 반복적인 사용에도 단자 간의 마모가 적어 내구성을 향상시킬 수 있는 전류전환장치를 구비하는 전동공구를 제공하는 데에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 접속이 안정적인 전류전환장치를 구비하는 전동공구는, 모터의 고정자에 결합되는 브러시 시프트 베이스; 브러시 시프트 베이스에 좌우로 일정각도 회전가능하게 결합하는 브러시 캐리어; 브러시 캐리어에 설치되는 브러시 홀더; 상기 브러시 홀더에 결합되어 정류자에 전기적으로 접촉하는 브러시; 및 브러시 시프트 베이스의 내부에 결합되고, 고정자의 권선과 접속되어 있는 터미널 스트립을 포함하고, 상기 터미널 스트립은, 고정자의 권선과 접속되는 제1 단자와, 브러시 시프트 베이스의 둘레를 따라 양측으로 연장된 제2 단자를 포함하고, 제2 단자는, 연장 단부에 각각 브러시 홀더를 향해 두 갈래로 나누어진 탄성 접속판이 형성되며, 상기 브러시 홀더에는, 브러시 캐리어의 정방향 또는 역방향 회전에 의해 상기 터미널 스트립이 가진 두 갈래의 탄성 접속판 사이에 삽입 또는 이탈되는 접속단자가 형성된다.
상기 브러시 홀더의 접속단자를, 브러시 홀더의 몸체를 타절하여 절곡한 형태로 구성하면, 구성이 단순해 지고 제조가 쉽다.
그리고, 터미널 스트립의 제1 단자는, 고정자를 향해 상기 브러시 시프트 베이스를 관통하는 방향으로 연장되고, 연장 단부에는 고정자의 권선 단자와 연결되기 위한 가지편을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 전류전환장치를 구비하는 전동공구에 의하면, 브러시 캐리어의 회전에 의해 브러시와 터미널 스트립의 접속 방향을 바꾸는 구조, 그리고 터미널 스트립에 두 갈래의 탄성 접속판을 구비하고 브러시 홀더에는 두 갈래의 탄성 접속판 사이에 삽입되는 접속 단자를 형성한 구조로 이루어진다.
따라서, 전류의 방향 전환 메커니즘이 단순하고 용이하며, 접속 단자가 탄성 접속판의 탄성 복원력에 의해 항상 탄성적으로 가압된 상태를 유지하므로 진동 등의 외부적 영향에 방해받지 않고 항상 전기적으로 안정된 접속 상태를 유지할 수 있으며, 그에 따라 단자의 열손상이나 녹아 붙는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 일반적인 전동공구의 모터 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전류전환장치의 조립 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전류전환장치의 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전류전환장치의 브러시 시프트 베이스에 터미널 스트립이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전류전환장치의 브러시 시프트 베이스, 터미널 스트립, 브러시 캐리어 및 브러시 홀더 간의 결합 상태를 나타내는 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따라 브러시 홀더의 접속 단자와 터미널 스트립의 접속 관계를 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전류전환장치의 조립 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전류전환장치의 분리 사시도이다. 도 1을 병행하여 참조한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전류전환장치(100a)는, 모터의 고정자(10)(이하, 도 1 참조)에 결합되는 브러시 시프트 베이스(110)와, 브러시 시프트 베이스(110)에 좌우로 일정각도 회전가능하게 결합하는 브러시 캐리어(120)와, 브러시 캐리어(120)에 설치되는 브러시 홀더(130)와, 브러시 홀더(130)에 결합되어 정류자에 전기적으로 접촉하는 브러시(140)와, 브러시 시프트 베이스(110)의 내부에 결합되어 고정자(10)의 권선과 접속되는 터미널 스트립(200)으로 이루어진다. 브러시(140)는 브러시 홀더(130)에 삽입되어 토션 스프링(150)에 의해 정류자(23)(도 1 참조) 방향으로(즉, 반경방향 내측으로) 탄성가압된다.
특히, 터미널 스트립(200)은 브러시(140)에 대응하여 원둘레 양측에 2개가 구비된다. 각각의 터미널 스트립(200)은, 고정자(10)의 권선과 접속되는 제1 단자(210)와, 브러시 시프트 베이스(110)의 둘레를 따라 양측으로 연장된 제2 단자(220)를 포함한다. 제1 단자(210)는 고정자(10)를 향해 연장된 형태로서, 브러시 시프트 베이스(110)를 관통하여 고정자 권선에 접속된다. 그리고 제1 단자(210)의 연장 단부에는 고정자(10)의 권선 단자와의 용이한 연결을 위해 양측으로 갈라진 형태의 가지편(211)이 형성된다.
또한, 터미널 스트립(200)의 제2 단자(220)는, 그의 연장 단부에 각각 브러시 홀더(130)를 향해 두 갈래로 나누어진 탄성 접속판(222)이 형성된다. 양측의 탄성 접속판(222)은 평상시에는 서로 가까이 마주하고 있다가 중간에 단자가 삽입되면 탄성적으로 벌어진다.
이에 대응하여, 브러시 홀더(130)에는, 브러시 캐리어(120)를 관통한 다음 양측에 마주보고 배치된 제2 단자(220) 사이의 공간으로 연장되는 접속 단자(132)가 구비된다. 브러시 홀더(130)의 접속단자(132)는, 별도의 단자를 제조하여 브러시 홀더(130)의 몸체(131)에 부착하는 형태가 아니라, 본 실시예와 같이, 브러시 홀더(130)의 몸체(131)를 직접 타절하여 절곡한 형태(도 4 참조)로 구성하면 제조가 쉽고 전기적으로 안정된다.
따라서, 브러시 캐리어(120)가 회전하면, 브러시 홀더(130)의 접속 단자(132)는 터미널 스트립(200)의 탄성 접속판(222) 사이에 삽입되고, 탄성 접속판(222)의 탄성 복원력에 의해 항상 탄성적으로 가압된 상태를 유지하므로, 진동 등의 외부적 영향에 방해받지 않고 항상 안정된 접속 상태를 유지할 수 있게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 브러시 캐리어(120)는 브러시 시프트 베이스(110)의 보스부(112)에 회전가능한 상태로 끼워지고, 터미널 스트립(200)은 브러시 시프트 베이스(110)의 안착홈(114)에 삽입되어, 도 4 및 도 5와 같은 상태로 결합된다.
도 4는 상술한 브러시 시프트 베이스(110)에 터미널 스트립(200)이 결합된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 5는 브러시 시프트 베이스(110), 터미널 스트립(200), 브러시 캐리어(120) 및 브러시 홀더(130) 간의 결합 상태를 나타내는 단면 사시도이며, 도 6은 브러시 홀더(130)의 접속 단자(132)와 터미널 스트립(200)의 제2 단자(220)의 접속 관계를 나타내는 평면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 그리고 앞에서 설명한 바와 같이, 브러시 캐리어(120)는 브러시 시프트 베이스(110)의 보스부(112)에 회전가능한 상태로 끼워진다. 또한, 2개의 터미널 스트립(200)은 브러시 시프트 베이스(110)의 양측의 안착홈(114)에 삽입되어 서로 마주보게 된다. 이때, 터미널 스트립(200)의 제1 단자(210)는 브러시 시프트 베이스(110)를 관통하여 고정자 측으로 돌출되어 고정자의 권선과 연결된다.
또한, 브러시 홀더(130)의 몸체(131)에서 타절 절곡된 접속 단자(132)는, 양측 터미널 스트립(200)의 제2 단자(220) 사이에 진입된다.
이를 평면에서 바라보면 도 6과 같은 상태로, 브러시 홀더(130)의 접속 단자(132)는 양측 터미널 스트립(200)의 제2 단자(220) 사이에 배치된다. 도 6의 상태는 브러시 홀더(130)의 접속 단자(132)가 어디에도 접속이 이루어지지 않은 상태(OFF 상태)로서 모터는 정지해 있는 상태이다.
이 상태에서 사용자가, 전동공구의 케이싱 외부로 돌출되어 있으면서 브러시 캐리어(120)에 연결되어 있는 정ㆍ역회전 변환 레버나 변환 스위치를 일방향(예; 정방향)으로 조작하면 브러시 캐리어(120)는 그 방향으로 회전하게 된다.
사용자에 의해 브러시 캐리어(120)가 정방향으로 회전하면, 그에 결합되어 있는 브러시 홀더(130)와 그의 접속 단자(132)가 일체로 회전한다. 따라서 양측 브러시 홀더(130)의 접속 단자(132)는, 도 6에 도시된 것처럼 회전하여 도면상 오른쪽의 접속 단자(132)는 도면상 위쪽의 터미널 스트립(200a)의 제2 단자(220)를 이루는 탄성 접속판(222) 사이로 끼어 들어가고, 도면상 왼쪽의 접속 단자(132)는 도면상 아래쪽의 터미널 스트립(200b)의 제2 단자(220)를 이루는 탄성 접속판(222) 사이로 끼어 들어가 전기적 및 기계적으로 연결된다. 따라서, 도면상 오른쪽의 브러시(140)는 위쪽의 터미널 스트립(200a)에 전기적으로 연결되고, 도면상 왼쪽의 브러시(140)는 아래쪽의 터미널 스트립(200b)에 전기적으로 연결된다. 이때가 '정방향'이라고 하면, 정류자에는 정방향의 전류가 인가되고 회전자 코일에도 정방향의 전류가 인가되어 모터는 정방향으로 회전한다.
이 상태에서 다시 브러시 캐리어(120)를 반대방향(역방향)으로 회전시키면, 브러시 홀더(130)의 접속 단자(132)가 어디에도 접속되지 않는 오프 상태가 되고, 그로부터 역방향으로 더욱 회전시키면 접속 단자(132)는 정방향일 때의 반대측에 위치하는 제2 단자(220)의 탄성 접속판(222)으로 끼어 들어가 접속 극성이 전환되게 된다. 따라서, 정류자에는 역방향의 전류가 인가되고 회전자 코일에도 역방향의 전류가 인가되어 모터는 역방향으로 회전한다.
브러시 홀더(130)의 접속 단자(132)가 터미널 스트립(200)의 탄성 접속판(222)에 결합함에 있어서, 양측의 탄성 접속판(222)은 그가 본래 지니고 있는 탄성 복원력에 의해 접속 단자(132)의 양측에 밀착된다. 이와 같이, 접속 단자(132)와 탄성 접속판(222)이 탄성력에 의해 지속적으로 가압 밀착되기 때문에 전동공구 작동에 따른 진동이 발생하더라도 항상 안정적인 접속(밀착) 상태를 유지하게 된다.
이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 당연히 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.
10 : 고정자
20 : 회전자
21 : 축
22 : 코어
23 : 정류자
24 : 베어링
100, 100a : 전류전환장치
110 : 브러시 시프트 베이스
112 : 보스
114 : 안착홈
120 : 브러시 커버
130 : 브러시 홀더
132 : 접속 단자
140 : 브러시
150 : 토션 스프링
200 : 터미널 스트립
210 : 제1 단자
211 : 가지편
220 : 제2 단자
222 : 탄성 접속판

Claims (3)

  1. 모터의 고정자(10)에 결합되는 브러시 시프트 베이스(110);
    브러시 시프트 베이스(110)에 좌우로 일정각도 회전가능하게 결합하는 브러시 캐리어(120);
    브러시 캐리어(120)에 설치되는 브러시 홀더(130);
    상기 브러시 홀더(130)에 결합되어 정류자에 전기적으로 접촉하는 브러시(140); 및
    브러시 시프트 베이스(110)의 내부에 결합되고, 고정자(10)의 권선과 접속되어 있는 터미널 스트립(200)을 포함하고,
    상기 터미널 스트립(200)은, 고정자(10)의 권선과 접속되는 제1 단자(210)와, 브러시 시프트 베이스(110)의 둘레를 따라 양측으로 연장된 제2 단자(220)를 포함하고, 제2 단자(220)는, 연장 단부에 각각 브러시 홀더(130)를 향해 두 갈래로 나누어진 탄성 접속판(222)이 형성되며,
    상기 브러시 홀더(130)에는, 브러시 캐리어(120)의 정방향 또는 역방향 회전에 의해 상기 터미널 스트립(200)이 가진 두 갈래의 탄성 접속판(222) 사이에 삽입 또는 이탈되는 접속단자(132)가 형성되는 것을 특징으로 하는 접속이 안정적인 전류전환장치를 구비하는 전동공구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브러시 홀더(130)의 접속단자(132)는 브러시 홀더(130)의 몸체(131)를 타절하여 절곡한 것을 특징으로 하는 안정적인 전류전환장치를 구비하는 전동공구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 스트립(200)의 제1 단자(210)는, 고정자(10)를 향해 상기 브러시 시프트 베이스(110)를 관통하는 방향으로 연장되고, 연장 단부에는 고정자(10)의 권선 단자와 연결되기 위한 가지편(211)이 형성되는 것을 특징으로 하는 안정적인 전류전환장치를 구비하는 전동공구.
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