KR100231207B1 - Cooling axial fan of hsm - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공작기계에 사용되는 냉각용 축류팬에 관한 것으로서, 종래 HSM에 장착되는 냉각용 팬은 높은 회전수에서 구동되면서 모터내부의 코일 및 베어링 그리고 모터프레임을 냉각시키고 있지만, 이보다 고출력인 모터를 냉각시켜야 할 경우에는 이와같은 냉각팬으로서는 보다 효과적인 냉각효과를 기대할수 없을뿐 아니라 모터의 구동시 진동에 의한 소음이 발생하는등 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.The present invention relates to a cooling axial flow fan used in a machine tool. Conventionally, a cooling fan mounted on an HSM cools a coil, a bearing, and a motor frame inside a motor while being driven at a high rotational speed. In the case of cooling, such a cooling fan cannot expect a more effective cooling effect, and there is a problem in that the quality of the product is deteriorated, such as noise generated by vibration when the motor is driven.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 HSM에서 고출력으로 회전구동하는 모터와 대응할수 있도록 축류팬을 성형시키므로서, 코일 및 베어링 그리고 모터프레임에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킴과 동시에 축류팬에서 발생되는 소음을 최소화하여 제품의 성능을 향상시키고자 하는 HSM 냉각용 축류팬이다.Therefore, in order to solve the problems described above, the present invention forms an axial fan to cope with a motor that rotates with high power in the HSM, thereby effectively cooling the heat generated from the coil, the bearing, and the motor frame, and at the same time, the axial fan. It is an HSM cooling axial fan to improve the product performance by minimizing the noise generated in the product.
Description
본 발명은 공작기계에 사용되는 냉각용 축류팬에 관한 것으로서, 특히 에이치에스엠(HSM: Highspeed Spindle Motor)이 운전될 때 코일 및 베어링 그리고 모터프레임에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시키고자 하는 HSM 냉각용 축류팬에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling axial flow fan used in a machine tool, and more particularly, to efficiently cool heat generated in a coil, a bearing, and a motor frame when a high speed spindle motor (HSM) is operated. It's about the fan.
일반적으로, HSM에 장착되는 냉각용 팬은 높은 회전수(예:3225rpm)에서 구동되면서 모터내부의 코일 및 베어링 그리고 모터프레임을 냉각시키고 있는 것으로, 이의 냉각유로는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와같이 모터(1)가 회전구동을 하게 되면, 상기 모터(1)의 회전구동에 따라 축류팬(2)이 회전하면서 모터프레임(3)내의 공기흐름 루버(4)를 통해 외부의 공기가 유입된다.In general, the cooling fan mounted on the HSM is driven at a high rotational speed (eg, 3225 rpm) to cool the coils and bearings and the motor frame inside the motor, and the cooling flow path thereof is illustrated in FIGS. 1 to 3. As the motor 1 rotates as described above, external air is introduced through the airflow louver 4 in the motor frame 3 while the axial fan 2 rotates according to the rotational drive of the motor 1. .
그리고, 상기 유입된 공기는 모터프레임(3)과 코일 및 베어링을 냉각시킨 후 팬커버(5)를 거쳐 팬커버 그릴(6)로 토출되는 것이다.Then, the introduced air is discharged to the fan cover grill 6 through the fan cover 5 after cooling the motor frame 3, the coil and the bearing.
그러나, 상기 선행기술에 의해 HSM에 장착되는 냉각용 팬은 높은 회전수(3225rpm)에서 구동되면서 모터(1)내부의 코일 및 베어링 그리고 모터프레임(3)을 냉각시키고 있지만, 고출력의 모터를 사용하는 HSM에 있어서는 종래에 사용되는 냉각용 팬으로서는 효과적인 냉각효과를 기대할수 없을뿐 아니라 모터의 구동시 진동에 의한 소음이 발생하는등 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.However, the cooling fan mounted on the HSM according to the prior art is driven at a high rotational speed (3225 rpm) to cool the coils and bearings inside the motor 1 and the motor frame 3, but using a high power motor. In the HSM, the cooling fan used in the related art cannot expect an effective cooling effect, and there is a problem that the quality of the product is degraded, such as noise generated by vibrations when the motor is driven.
따라서, 본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위해 HSM에서 고출력으로 회전구동하는 모터와 대응할수 있도록 축류팬을 성형시키므로서, 코일 및 베어링 그리고 모터프레임에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킴과 동시에 축류팬에서 발생되는 소음을 최소화하여 제품의 성능을 향상시키고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.Therefore, in order to solve the problem, the present invention forms an axial fan to cope with a motor that rotates at high power in the HSM, thereby effectively cooling the heat generated in the coil, the bearing, and the motor frame, and simultaneously in the axial fan. The aim is to improve the performance of the product by minimizing the noise generated.
도 1은 종래 HSM의 유로구조를 보인 측단면도.1 is a side cross-sectional view showing a flow path structure of a conventional HSM.
도 2의 (가)는 종래 HSM에서 팬커버의 형상을 보인 정면도.Figure 2 (a) is a front view showing the shape of the fan cover in the conventional HSM.
(나)는 도 2 (가)의 B-B단면도.(B) is B-B sectional drawing of FIG.
(다)는 도 2 (가)의 A-A단면도.(C) is a cross-sectional view A-A of Figure 2 (A).
도 3의 (가)는 종래 HSM에서 모터프레임의 형상을 보인 정면도.Figure 3 (a) is a front view showing the shape of the motor frame in the conventional HSM.
(나)는 종래 HSM에서 모터프레임의 형상을 보인 측면도.(B) is a side view showing the shape of the motor frame in the conventional HSM.
도 4는 본 발명 HSM 냉각용 축류팬의 형상을 보인 평면도.Figure 4 is a plan view showing the shape of the axial fan for cooling the present invention HSM.
도 5는 본 발명 HSM 냉각용 축류팬의 형상을 보인 측단면도.Figure 5 is a side cross-sectional view showing the shape of the axial fan for cooling the present invention HSM.
도 6의 (가)(나)는 본 발명 HSM 냉각용 축류팬에서 팬블래이드의 형상을 보인 단면도.Figure 6 (a) (b) is a cross-sectional view showing the shape of the fan blade in the HSM cooling axial flow fan of the present invention.
상기 목적 달성을 위한 본 발명 HSM 냉각용 축류팬은 첨부된 도 4 내지 도 6에 도시된 바와같이, HSM의 운전시 고출력으로 회전구동하는 모터(1)에 대응하여 코일 및 베어링과 모터프레임에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시키기 위해 다수의 팬블래이드(D)를 형성시키고, 팬허브경(A)내로 모터(1)가 삽입될수 있도록 상기 팬허브경(A)을 팬외경(B)에 비해 크게 함과 동시에 팬블래이드(D)의 앞전거리(L)가 뒷전거리(M)보다 일정하게 길도록 팬 스윕각도(C)를 일정비율로 조정시킨 축류팬(11)을 성형시킨 것을 특징으로 하는 것이다.HSM cooling axial flow fan of the present invention for achieving the above object is generated in the coil and the bearing and the motor frame corresponding to the motor (1) to rotate at high power during operation of the HSM as shown in Figure 4 to 6 A plurality of fan blades (D) are formed to effectively cool down the heat, and the fan hub diameter (A) is made larger than the fan outer diameter (B) so that the motor (1) can be inserted into the fan hub diameter (A). At the same time, the axial fan 11 is formed by adjusting the fan sweep angle C at a constant ratio such that the front forward distance L of the fan blade D is longer than the rear forward distance M.
이와같은 본 발명 HSM 냉각용 축류팬구조는, 냉각용 축류팬(11)의 팬블래이드(D) 갯수는 7개로 형성되어 있고 내외경비[팬허브경(A)/팬외경(B)]를 0.48∼0.62로 한 상태에서, 상기 축류팬(11)의 팬외경(B)을 ψ196±1㎜, 팬허브경(A)을 ψ120±1㎜, 팬블래이드(D)의 앞전거리(L)를 36.67±1㎜, 팬블래이드(D)의 뒷전거리(M)를 18.94±1㎜로서, 상기 팬블래이드(D)의 앞전거리(L)를 뒷전거리(M)보다 약 2배정도 길게 성형시킨다.In the HSM cooling axial fan structure of the present invention, the number of fan blades (D) of the axial cooling fan 11 for cooling is formed to be seven, and the internal and external ratio (fan hub diameter (A) / fan outer diameter (B)) is 0.48. In the state of ˜0.62, the fan outer diameter (B) of the axial fan (11) is ψ196 ± 1 mm, the fan hub diameter (A) is ψ120 ± 1mm, and the front forward distance (L) of the fan blade (D) is 36.67. The front forward distance M of the fan blade D is 18.94 ± 1 mm, and the front forward distance L of the fan blade D is formed to be about twice as long as the rear front distance M.
또한, 상기 냉각용 축류팬(11)의 내외경비(S)를 0.61하고, 최대캠버위치(N)를 0.6으로 함과 동시에 블래이드 허브(E)에서 블래이드 팁(F)까지 일정하게 분포시킨 후, 상기 최대캠버율(%){[최대캠버(P)/코드길이(R)]×100}을 블래이드 허브(E)에서 블래이드 팁(F)까지 5.00∼10.33%로서 선형적인 분포를 이루도록 성형시킨다.In addition, after the internal and external ratio S of the cooling axial flow fan 11 is 0.61, the maximum camber position N is 0.6, and is uniformly distributed from the blade hub E to the blade tip F, The maximum camber ratio (%) {[maximum camber P / cord length R] × 100} is molded to form a linear distribution as 5.00-10.33% from the blade hub E to the blade tip F. FIG.
이후, 상기 냉각용 축류팬(11)의 피치각도(Q)를 블래이드 허브(E)에서 블래이드 팁(F)까지 47.0。∼ 32.0。 로서 선형적인 분포를 이루도록 성형시킨후, 스윕각도(C)를 블래이드 허브(E)에서 블래이드 팁(F)까지 0。∼ 30.0。 로 2차 포물선으로 분포시켜 성형시킨다.Subsequently, the pitch angle Q of the cooling axial fan 11 is shaped to have a linear distribution from blade hub E to blade tip F as 47.0 ° to 32.0 °, and then sweep angle C is formed. From blade hub (E) to blade tip (F) it is molded by distributing it in secondary parabola from 0 ° to 30.0 °.
그리고, 상기 냉각용 축류팬(11)의 팬블래이드(D)사이의 간격을 도 4에 도시된 바와같이, 팬블래이드(D)의 내측에서부터 외측으로 진행되는 수순(ⓐ∼ⓑ∼ⓒ∼ⓓ)에 따라 18.0∼15.0∼8.0∼55.0㎜로 분포시킨 후, 상기 팬블래이드(D)의 날개간격을 15.0와 8.0㎜인 부분의 블래이드 허브(E)와 블래이드 팁(F)사이의 위치인 0.75와 0.95(허브:0, 팁:1)에서 성형시키므로서, HSM의 운전시 고출력으로 회전구동하는 모터(1)에 대응하여 코일 및 베어링과 모터프레임에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킴고 동시에 소음의 발생을 최소화시키게 되는 것이다.Then, the interval between the fan blades (D) of the cooling axial flow fan 11 as shown in Figure 4, the procedure proceeds from the inside of the fan blade (D) to the outside (ⓐ ~ ⓑ to ⓒ to ⓓ) After distributing to 18.0 to 15.0 to 8.0 to 55.0 mm, the blade spacing of the fan blade (D) is 0.75 and 0.95, which are the positions between the blade hub (E) and the blade tip (F) at the portions of 15.0 and 8.0 mm. By molding at (hub: 0, tip: 1), it effectively cools the heat generated from the coil, bearing, and motor frame in response to the motor (1) rotating at high power during operation of the HSM, and at the same time generates noise. Will be minimized.
즉, HSM의 냉각성능 측면에서 코일 및 베어링 그리고 모터프레임의 온도상승의 규격은 최고 100℃로, 상기 HSM 냉각용 축류팬을 사용할 경우에는 최고 온도상승치가 약 80℃로 나타나게 되므로서 우수한 냉각성능을 발휘하게 된다.That is, in terms of the cooling performance of the HSM, the temperature rise of the coil, bearing, and motor frame is up to 100 ° C. When the HSM cooling axial fan is used, the maximum temperature rise is about 80 ° C. Will be exercised.
한편, HSM 냉각용 축류팬의 소음 발생은 극히 미비하게 발생되는 것으로서,On the other hand, the noise generated by the HSM cooling axial flow fan is extremely minimal,
[표 1]TABLE 1
상기 표1 에서와 같이, 예시된 비교대상에 의해 HSM 냉각용 축류팬에서의 소음은 극히 미비하게 발생하게 되는 것이다.As shown in Table 1, the noise in the HSM cooling axial fan is generated by the comparative comparative example is very insignificant.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 HSM에서 고출력으로 회전구동하는 모터와 대응할수 있도록 축류팬을 성형시키므로서, 코일 및 베어링 그리고 모터프레임에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킴과 동시에 축류팬에서 발생되는 소음을 최소화하여 제품의 성능을 향상시키는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention forms an axial fan to cope with a motor that rotates at high power in the HSM, thereby effectively cooling the heat generated from the coil, the bearing, and the motor frame, and at the same time, generating noise from the axial fan. Minimize the effect of improving the performance of the product.
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