KR100304230B1 - 전동송풍기및이전동송풍기에이용되는임펠러의제조방법 - Google Patents

전동송풍기및이전동송풍기에이용되는임펠러의제조방법 Download PDF

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히사오 스까
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가나이 쓰도무
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Abstract

종래의 전동 송풍기는 임펠러 플레이트의 표면에 블레이드의 코오킹 부분이 돌출한 채 남아 있게 되므로, 공기 저항의 저감에는 한계가 있으며, 전동 송풍기의 회전수를 상승시키는 데는 큰 장애가 되고 있었다.
그래서, 본 발명에서는 임펠러를 형성하는 전방면 플레이트, 후방면 플레이트 및 블레이드 중, 전방면 플레이트 흑은 상기 후방면 플레이트의 적어도 한 쪽과 블레이드를 일체로 형성함으로써 블레이드의 코오킹 부분의 돌기를 없애서 공기 저항이 저감되도록 했다.

Description

전동 송풍기 및 이 전동 송풍기에 이용되는 임펠러의 제조 방법
본 발명은 전기 청소기 등에 이용되는 전동 송풍기 및 이 전동 송풍기에 이용되는 임펠러의 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 전동 송풍기 등에 이용되는 임펠러는 중앙부에 흡입구를 갖는 전방면 플레이트와, 이 전방면 플레이트에 대 향하도록 배치된 후방면 플레이트와, 전방면 플레이트 및 후방면 플레이트 사이에 협지되도록 배치된 블레이드로 구성되어 있었다. 이 블레이드에는 복수의 코오킹용 돌기가 배치되어 있으며, 이 돌기를 전방면 플레이트 및 후방면 플레이트에 형성한 귀퉁이 구멍에 삽입하고, 전방면 플레이트 및 후방면 플레이트보다 돌출한 부분을 압궤하여 코오킹함으로써 전방면 플레이트 및 후방면 플레이트와 고정되어 있었다. 그리고, 이들 구성 부품은 모두 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있었다. 이와 같이 하여 조립된 임펠러는 전동기의 회전측에 나사에 의해 고정된다. 또한 임펠러의 상방에는 팬 케이싱이 배치되어서, 전동송풍기를 구성하고 있다.
최근의 전기 청소기에 이용되는 전동 송풍기는 보다 강한 흡인력을 발휘하기 위해 전동 송풍기의 회전수를 상승시키고, 전동 송풍기 자체의 효율을 향상시키도록 하고 있다.
종래의 전동 송풍기의 임펠러는 상술한 바와 같이 전방면 플레이트 및 후방면 플레이트의 표면에 블레이드 코오킹 부분이 돌출한 채 남아 있게 되므로, 전동 송풍기의 회전수 상승에 수반하여 이 돌출한 코오킹 부분이 공기 저항이 되어 전동 송풍기의 회전수를 상승시키는 데 큰 장해가 되고 있었다.
본 과제를 해결하기 위해, 예를 들어 일본 특허 공개 평1-310198호 공보에 기재된 바와 같이, 코오킹용 돌기 단부의 귀퉁이부를 등글게 하여 공기 저항을 저감시키는 기술이 제안되고 있다.
그러나, 상기 일본 특허 공개 평1-310198호 공보에 기재된 기술에 있어서는 코오킹용 돌기 단부의 귀퉁이부를 등글게 하여 공기 저항을 저감시키도록 하고 있지만, 전방면 플레이트 및 후방면 플레이트의 표면에 블레이드의 코오킹 부분이 돌출한 채 남아 있게 되므로 공기 저항의 저감에는 한계가 있으며, 전동 송풍기의 회전수를 상승시키는 데는 큰 장해가 되고 있었다.
그리고, 전동 송풍기의 회전수를 상승시키는 데 있어서는 회전시에 임펠러에 가해지는 회전 응력이 증대하므로, 임펠러 전체의 강성을 향상시킬 필요가 있지만, 종래의 임펠러에서는 코오킹에 의해 조립되어 있으며, 코오킹부는 플레이트 및 블레이드 모재에 비교하여 강도가 낮으므로, 코오킹에 의한 조립에서는 임펠러 전체의 강성이 낮고, 회전수의 상승에는 한계가 있다.
또한, 전동 송풍기의 회전수가 상승하면 전동기의 회전측에 가해지는 부하도 증대하므로, 알루미늄 합금으로 구성되어 있는 임펠러를 보다 가벼운 것으로 하고, 전동기의 회전측에 가해지는 부하를 경감시킬 필요성이 있었다.
본 발명의 목적은 상기 과제를 해결하고, 임펠러의 공기 저항을 저감시키는 동시에, 임펠러 전체의 강성을 향상시키고, 또는 전동기의 회전측에 가해지는 부하를 저감시켜, 전동 송풍기의 회전수 향상을 도모한 전동 송풍기 및 이 전동 송풍기에 이용하는 임펠러의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명이 특징으로 하는 바는 하우징 내에 수납된 전동기와, 상기 전동기의 회전측에 부착 고정된 임펠러와, 상기 임펠러의 유로 후단측에 배치된 고정 안내 블레이드와, 상기 임펠러 및 상기 고정 안내 블레이드를 덮는 팬 케이싱을 갖는 전동 송풍기로서, 상기 임펠러는 흡입구를 갖는 전방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트에 대향하도록 배치된 후방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트 및 상기 후방면 플레이트 사이에 배치된 복수의 블레이드를 갖고, 상기 전방면 플레이트 혹은 상기 후방면 플레이트의 어느 한 쪽과 상기 블레이드를 일체적으로 형성한 데 있다.
또한, 본 발명이 특징으로 하는 바는 전방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트에 대향하도록 배치된 후방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트 및 상기 후방면 플레이트 사이에 배치된 복수의 블레이드를 갖는 임펠러의 제조 방법으로서, 상기 전방면 플레이트 혹은 상기 후방면 플레이트의 어느 한 쪽과 상기 블레이드를 일체적으로 형성하고, 다른 쪽 플레이트의 표면에 납땜용 금속층을 형성시키고, 상기 납땜용 금속층과 상기 블레이드를 용착시킨 데 있다.
본 발명에 따르면, 임펠러를 일체로 형성하도록 하여 코오킹용 돌기를 배제하도록 하고 있으므로, 코오킹용 돌기에 의한 공기 저항, 소음 등을 저감시킬 수 있다. 그리고, 이 임펠러를 전동 송풍기에 이용한 경우, 전동 송풍기의 회전수를 향상시킬 수 있어 전기 청소기의 흡입 일률의 향상을 실현할 수 있다.
제1도는 본 발명에 관한 임펠러의 분해 사시도.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 관한 임펠러의 일부 확대 단면도.
제3도는 본 발명의 일 실시예에 관한 임펠러의 일부 확대 단면도.
제4도는 본 발명의 일 실시예에 관한 임펠러의 일부 확대 단면도.
제5도는 본 발명에 관한 임펠러의 분해 사시도.
제6도는 본 발명에 관한 전기 청소기의 외관 사시도.
제7도는 본 발명에 관한 전동 송풍기의 종단면도.
제8도는 본 발명에 관한 임펠러의 외관 사시도.
제9도는 본 발명에 관한 임펠러의 평면도.
제10도 및 제11도는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 사출 성형 구조를 도시하는 도면.
제12도는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러의 분해 사시도.
제13도 및 제14도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 단면도.
제15도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 분해 사시도.
제16도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 분해 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 전방면 플레이 102 : 후방면 플레이
103, 714 : 블레이드 201, 401: 납땜용 금속층
202, 303, 402, 403 : 반응부 301 : 고정용 돌기
302 : 구멍 601 : 청소기 본체
602 : 호스 603 : 호스 손잡이부
605 : 흡구체 606 : 스위치 조작부
607, 608 : 적외선 발광부 609 : 적외선 수광부
701 : 전동 송풍기 702 : 하우징
703 : 고정자 705 : 회전축
706 : 회전자 707 : 정류자
708 : 브러쉬 712 : 임펠러
715 : 팬 케이싱 717 : 전동기
718 : 송풍기 801 : 흡입구
이하, 본 발명의 실시 형태의 일예에 대해서, 첨부한 도면을 이용하여 설명한다.
제6도에 본 발명의 일실시예에 관한 전기 청소기의 외관 사시도를 도시한다.
제6도에 있어서, 도면 부호 601은 제어 회로나 전동 송풍기 등이 내장된 청소기 본체, 602는 청소기 본체(601)의 흡입구부에 접속된 호스, 603은 호스 손잡이부, 604는 호스(602)의 선단부(호스 손잡이부(603))에 접속된 연장관, 605는 연장관(604)에 접속된 흡구체, 606은 호스 손잡이부(603)에 설치된 스위치 조작부, 607은 호스 손잡이부(603)에 설치된 제1 적외선 발광부, 608은 호스 손잡이부(603)에 설치된 제2 적외선 발광부, 609는 청소기 본체의 상면에 설치된 적외선 수광부이며, 610은 실내의 천정을 나타내고 있다.
다음에, 제6도를 이용하여 본 실시예에 관한 전기 청소기의 동작에 대해서 설명한다.
청소기 사용자가 호스 손잡이부(603)에 설치된 스위치 조작부(606)의 하나를 누르면, 눌려진 스위치에 따른 신호 코드가 적외선 신호로서 제1 적외선 발광부(607) 및 제2 적외선 발광부(608)로부터 방사된다. 제1 적외선 발광부(607)는 통상의 사용 상태에서는 대략 연직 상방을 향하도록 배치되어 있으며, 제1 적외선 발광부(607)로부터 방사된 적외선 신호는 실내의 천정이나 벽에 닿아서 반사하고, 청소기 본체(601)의 적외선 수광부(609)에 도달한다. 그리고, 제2 적외선 발광부(608)는 호스 손잡이부의 손잡이 단부에 대략 수평보다 하방을 향하도록 배치되어 있으며, 제2 적외선 발광부(608)로부터 방사된 적외선 신호는 직접 청조기 본체(601)의 적외선 수광부에 도달한다. 적외선 수광부(609)에 도달한 적외선 신호는 청소기 본체(601)에 배치된 적외선 수광 소자(도시 생략)에 의해 수광되어 제어 회로(도시 생략)를 거쳐서 청소기를 제어하도록 하고 있다.
다음에, 제7도를 이용하여 청소기 본체(601) 내에 배치되는 전동 송풍기의 구조에 대해서 설명한다.
전동 송풍기(701)는 전동기(717)와 송풍기(718)로 구성되어 있다. 전동기(717)는 하우징(702)과, 하우징(702)에 고정된 고정자(703), 하우징(702)에 설치된 베어링(704, 719)에 의해 지지되는 회전축(705), 회전축(705)에 고정된 회전자(706), 회전축(705)에 고정된 정류자(707), 정류자(707)와의 전기적 접속을 행하는 브러시(708)와, 그를 보유 지지하는 동시에 하우징(702)에 고정하기 위한 홀더(709)에 의해 구성된다.
정류자(707)는 그 원주면에 정류자 부재를 갖고, 각 정류자 부재는 회전자(706) 내의 코일과 접속되어 있다.
브러시(708)는 홀더(709) 내에 격납되고, 스프링(710)에 의해 정류자(707)에 압박되어 정류자(707)에 미끄럼 접촉되어 있다. 도면 부호 711은 브러시(708)와 외부 전극을 접속하기 위해 브러시(708)와 전기적으로 접속된 리드선피며, 홀더(709)에 설치된 단자(도시 생략)와 접속되어 있다. 하우징(702)에는 단부 브래킷(720)이 설치되고, 전동기(717)와 송풍기(718)가 접속되어 있다.
단부 브래킷(720)에는 송풍기(718)로부터의 공기를 전동기(717)로 도입하기 위한 공기 취입구(716)가 형성되어 있다. 또 단부 브래킷(720)에는 고정 안내 블레이드(714)가 배치되고, 그 상류측에 임펨러(712)가 너트(713)에 의해 회전축(705)에 고정되어 있다. 그리고, 단부 브래킷(720)의 외주에 압입 고정된 케이싱(715)의 중앙부에는 흡입구(721)가 형성되어 있다.
전동기(717)가 회전을 개시하면 회전자(706)가 회전하고, 회전자(706)와 동축으로 설치된 임펠러(712)도 회전한다. 임펠러(712)가 회전하면 펀 케이싱(715)의 흡입구(721)로부터 공기가 유입하고, 임펠러(712), 고정 안내 블레이드(714)를 통해 공기 취입구(716)로부터 전동기(717) 측으로 배기된다.
다음에, 제8도 및 제9도를 이용하여 임펠러(712)의 구성에 대해서 설명한다.
제8도는 본 실시예에 관한 임펠러(712)의 외관 사시도, 제9도는 본 실시예에 관한 임펠러(712)의 평면도이다.
제8도 및 제9도에 있어서; 임펠러(712)는 상면부에 흡입구(801)를 갖는 전방면 플레이트(101)와, 이 전방면 플레이트(101)의 하방에 대향하여 설치된 후방면 플레이트(102)와, 전방면 플레이트(101) 및 후방면 플레이트(102)에 협지되도록 배치된 블레이드(103)로 구성되어 있다. 블레이드(103)는 제9도에 도시한 바와 같이 전방면 플레이트(101) 및 후방면 플레이트(102) 상에 만곡하도록 하여 배치되어 있다. 그리고, 전방면 플레이트(101), 후방면 플레이트(102) 및 블레이드(103)에 .의해 복수의 공기 토출구(802)가 형성된다. 임펠러(712)가 회전함으로써 흡입구(801)로부터 흡입된 공기는 공기 토출구(802)로부터 토출되어 전동기측으로 유도되어 전동기를 냉각한 후, 청소기 본체의 배기구로부터 배기된다.
임펠러(712)는 보다 강한 흡입력을 얻기 위해, 고속으로 회전하는 것이 요구된다. 임펠러(712)를 고속 회전시키기 위해서는 임펠러(712)에 발생하는 공기 저항이나 임펠러(712)의 중량을 저감할 필요가 있다. 다음에, 공기 저항 및 중량을 저감시키기 위한 구조에 대해서 제1도 내지 제4도를 이용하여 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 관한 임펠러(712)의 분해 사시도이다.
제1도에 있어서는, 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)가 일체적으로 형성되어 있다.
전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)를 일체적으로 형성시키는 성형 방법으로서, 본 실시예에서는 사출 성형법을 채용했다. 이 방법은 수지의 사출 성형법과 마찬가지로 펠릿형의 경금속 원료를 이용하여 용해로 등을 사용하는 일 없이 직접 사출 성형기 내에서 혼련 용융하고, 금형으로 사출하여 성형품을 얻는 방법이다.
상기의 방법에 의해, 제1도에 도시한 바와 같은 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)를 일체적으로 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)를 일체적으로 형성함으로써, 전방면 플레이트(101)의 상면부에는 블레이드(103)와 고정하기 위한 코오킹용 돌기가 존재하지 않으므로, 전방면 플레이트(101)의 상면부에서의 공기 저항을 저감시킬 수 있다.
본 실시예에서는 일체적으로 형성된 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)를 마그네슘 합금에 의해 형성하고 있다. 이 마그네슘 합금은 미국 ASTM 규격의 AZ91D로 했다. 이 AZ91D 합금은 알루미늄 8.3 내지 9.7 중량 %, 아연 0.35 내지 1.0 중량 %, 망간 0.15 내지 0.50 중량 %를 함유한 합금으로, 성형성이 양호하며, 또한 구리, 니켈, 철의 함유량을 억제한 고순도품이다.
본 실시예에서는 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부를 AD91D 마그네슘 합금으로 하였지만, 알루미늄 5.5 내지 6.5 중량 %, 아연 0.22 중량 %, 망간 0.24 내지 0.6 중량 %를 함유하는 미국 ASTM 규격의 AM60B 마그네슘 합금이라도 상관없다.
마그네슘 합금의 비중(g/cm3)은 약 1.8이며, 알루미늄 합금 비중 2.7에 반해 약 2/3의 경량화가 도모된다.
다음에, 전방면 플레이트(101)와 일체로 형성된 블레이드(103)에 후방면 블레이드(102)를 접합시키는 방법에 대해서 제2도를 이용하여 설명한다.
후방면 플레이트(102)는 Al-Mg계로 JIS 규격의 A5052 알루미늄 합금으로 이루어지며, 미리 납땜용 금속층(201)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 납땜용 금속층(201)에 아연을 이용하도록 했다.
후방면 플레이트(102)로의 납땜용 금속층(201)의 형성 방법으로서, 본 실시예에서는 전해 도금법을 채용했다. 이 도금 처리는 통상의 방법, 즉 탈지, 수세, 전해, 수세, 건조라는 공정을 거쳐서 행해진다. 소정의 전해액, 전류 밀도, 액온, 도금 시간에서, 후방면 플레이트(102)에 아연의 납땜용 금속층(201)이 형성된다.
다음에, 전방면 플레이트(101)와 일체로 형성된 블레이드(103)와 납땜용 금속층(201)을 형성시킨 후방면 플레이트(102)를 동심으로 대향시키고, 무하중 혹은 변형이 거의 발생하지 않을 정도의 작은 압력을 가하면서 블레이드(103)와 후방면 플레이트(102)의 용융 개시 온도 이하의 소정의 온도, 소정의 가열 시간에서, 후방면 플레이트(102)에 형성시킨 납땜용 금속층(201)을 땜납 재료로 한 납땜에 의해 블레이드(103)와 후방면 플레이트(102)를 접합한다.
납땜용 금속층(201)은 소정의 온도, 가열시간에 의해 블레이드(103)와 후방면 플레이트(102)에 융합하고, 반응부(202)를 형성하여 블레이드(103)를 형성하여 블레이드(103)와 후방면 플레이트(102)를 견고하게 접합한다.
본 실시예에서는 블레이드(103)와 후방면 플레이트(102)를 납땜에 의해 고정하도록 하고 있으므로, 후방면 플레이트(102)의 하면부에는 블레이드(103)와 고정하기 위한 코오킹용 돌기가 존재하지 않기 때문에, 전방면 플레이트(101)의 상면부에 더하여 후방면 플레이트(102)의 하부면에서의 공기 저항도 저감시킬 수 있다.
후방면 플레이트(102)로의 납땜용 금속층(201)의 형성방법으로서, 본 실시예에서는 전해 도금법을 채용하였지만, 물리적 및 화학적 증착법, 이온 도금법, 용사법 중 어느 하나 및 이들을 조합하여 이용해도 상관없다.
그리고, 본 실시예에서는 납땜용 금속층을 아연으로 하였지만, 이 외에 주석, 납의 저융점 금속 원소 및 이들 원소를 주성분으로 하는 저융점 합금이라도 상관없다.
저융점 합금을 사용한 경우, 바람직하게는 아연-주석계 합금, 아연-납계 합금, 주석-납계 합금, 아연-마그네슘계 합금, 아연-알루미늄계 합금이 적합하다.
또한, 본 실시예에서는 후방면 플레이트(102)를 JIS 규격의 A5052 알루미늄 합금으로 하였지만, JIS 규격의 Al-Mn계 합금(3000계), Al-Si계 합금(4000계), Al-Cu-Mg계 합금(2000계), Al-Mg-Si계 합금(6000계), Al-Zn-Mg계 합금(7000계) 중 어느 하나를 이용해도 상관없다.
또한, 본 실시예에서는 임펠러(712) 중에서 전방면 플레이트(101) 및 블레이드(103)에 마그네슘 합금을 이용하고, 후방면 플레이트(102)에 마그네슘 합금보다 비중이 무거운 알루미늄 합금을 이용하여, 후방면 플레이트(102)를 전동기측에 접근시키도록 하고 있으므로, 전동기 회전축의 불균형에 의한 회전축의 진동을 작게할 수 있어 발생하는 소음을 저감할 수 있는데다가, 카본 브러시의 마모를 저감할 수 있어 전동 송풍기의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 후방면 플레이트(102)에 알루미늄 합금을 이용하도록 하였지만, 이 후방면 플레이트(102)를 상술한 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)와 마찬가지인 마그네슘 합금으로 형성해도 좋다.
다음에, 본 발명에 관한 제2 실시예에 대해서 제2도를 이용하여 설명한다.
제2도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 임펠러(712)의 일부 확대 단면 개략도이다.
본 실시예에 있어서의 임펠러(712)는 앞의 실시예와 마찬가지로 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)가 마그네슘 합금에 의해 일체로 형성되어 있다.
본 실시예에 이용하는 마그네슘 합금은 미국 ASTM 규격의 AZ91D 혹은 AM60B 마그네슘 합금으로 하고, 전방면 플레이트(101)에 블레이드(103)를 일체적으로 형성시키는 성형 방법으로서 사출 성형법을 채용했다.
전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부에 대향하는 후방면 플레이트(102)는 일체부와 마찬가지로 미국 ASTH 규격의 AZ91D 마그네슘 합금으로 이루어지며, 미리 한 쪽면에 납땜용 금속층(201)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 납땜용 금속층(201)을 아연으로 했다.
후방면 플레이트(102)로의 납험용 금속층(201)의 형성 방법으로서, 본 실시예에서는 열간 압연 압착법에 의해 AZ91D 마그네슘 합금의 후방면 플레이트(102)상에 덮는 방법을 채용했다.
그 방법은 소정의 두께를 갖는 후방면 플레이트(102)와 납땜용 금속층(201)을 형성하는 금속판(본 실시예에서는 아연판)을 미리 각각의 용융 개시 온도보다도 낮은 소정의 온도로 보유 지지하고, 가압을 행하는 2개의 압연 롤 사이를 포개어서 통과시켜 압착하고, 후방면 플레이트(102)에 소정의 두께를 갖는 납땜용 금속층(201)을 형성시키는 것이다. 또 다른 방법으로서, 통전과 가압을 경하는 2개의 압연 롤 사이를 포개어서 통과시키고, 통전에 의해 후방면 플레이트(102)와 납땜용 금속층(201)을 형성하는 금속판의 용융 개시 온도 이하의 온도로 가열 압착시켜도 좋다. 이 경우는 통전 압착 전에 미리 가열하지 않아도 좋다.
그리고, 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부에 납땜용 금속층(201)을 형성시킨 후방면 플레이트(102)를 동심으로 대향시키고, 무하중 흑은 변형이 거의 발생하지 않을 정도의 작은 압력을 가하면서, 일체부와 후방면 플레이트(102)의 용융 개시 온도 이하의 소정의 온도, 소정의 가열 시간에서, 후방면 플레이트(102)에 형성시킨 납땜용 금속층(201)을 점납 재료로 한 납엄에 의해 일체부의 축방향 자유 단부와 대향하는 후방면 플레이트(102)를 접합한다.
납땜용 금속층(201)은 소정의 온도, 가열 시간에 의해 일체부와 후방면 플레이트(102)에 융합하고, 반응부(202)를 형성하여 일체부와 후방면 플레이트(102)를 견고하게 접합한다.
본 실시예에 따르면, 블레이드(103)와 후방면 플레이트(102)를 납땜에 의해 고정하도록 하고 있으므로, 후방면 플레이트(102)의 하면부에는 블레이드(103)와 고정하기 위한 코오킹용 돌기가 존재하지 않기 때문에, 전방면 플레이트(101)의 상면부에 더하여 후방면 플레이트(102)의 하면부에서의 공기 저항도 저감시킬 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는 납땜용 금속층(201)을 아연으로 하였지만, 이 외에 주석, 납의 저융점 금속 원소 및 이들 원소를 주성분으로 하는 저융점 합금이라도 상관없다. 저융점 합금을 사용한 경우는 아연-주석계 합금, 아연-납계 합금, 주석-납계 합금, 아연-마그네슘계 합금, 아연-알루미늄계 합금이 적합하다.
본 실시예에서는 후방면 플레이트(102)를 AZ91D 마그네슘 합금으로 하였지만, 알루미늄이 약 2.8 중량 %, 아연이 약 0.87 중량 %, 망간이 약 0.41 중량 % 함유되어 있는 미국 ASTM 규격의 AZ31B 마그네슘 합금 혹은 ASTM 규격의 AM60B 마그네슘 합금이라도 상관없다.
다음에, 본 발명에 관한 제3 실시예를 제3도를 이용하여 설명한다.
제3도는 본 발명의 일실시예에 관한 일펠러(712)의 일부 확대 단면도이다.
본 실시예에 있어서의 임펠러(712)는 앞의 실시예와 마찬가지로, 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)가 마그네슘 합금에 의해 일체로 형성되어 있다.
본 실시예에 이용하는 마그네슘 합금은 미국 ASTM 규격의 AZ91D 혹은 AM60B 마그네슘 합금으로 하고, 전방면 플레이트(101)에 블레이드(103)를 일체적으로 형성시키는 성형 방법으로서 사출 성형법을 채용했다.
본 실시예의 블레이드(103)에는 복수의 고정용 돌기(301)가 형성되어 있다.
그리고, 후방면 플레이드(102)는 Al-Mg계로 JIS 규격의 A5052 알루미늄 합금으로 이루어지며, 후방면 플레이트(102)의 고정용 돌기(301)에 대향하는 위치에는 고정용 돌기(301)를 삽입하기 위한 복수의 구멍(302)이 형성되어 있다. 고정용 돌기(301)의 높이는 대향하는 후방면 플레이트(102)의 두께와 같게 하는 것이 바람직하다.
이하, 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부와 후방면 플레이트(102)의 고정 방법에 대해서 설명한다.
우선, 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부 고정용 돌기(301)를 대향하는 후방면 플레이트(102)의 구멍(302)에 삽입시킨다. 그리고, 고정용 돌기(301)가 삽입 관통되어 있는 구멍(302)을 소정의 통전 전류치, 통전 시간, 보유 지지 시간, 전극 재질, 전극 직경 등의 조건에서 전기 저항 용접법인 스폿 용접에 의해 용착시키고, 반응부(303)를 형성시켜 일체부와 후방면 플레이트(102)를 견고하게 접합한다. 이 때, 고정용 돌기(301)와 구멍(302)이 가열에 의해 용융, 변형하고, 구멍(302)이 원활해진다.
전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부와 후방면 플레이트(102)를 접합하는 방법으로서, 본 실시예에서는 스폿 용접을 채용하였지만, 레이저 용접법, 전자빔 용접법 중 어느 하나 혹은 이들을 조합하여 이용해도 상관없다.
그리고, 본 실시예에서는 후방면 플레이트(102)를 JIS 규격의 A5052 알루미늄 합금으로 하였지만, JIS 규격의 Al-Mn계 합금(3000계), Al-Si계 합금(4000계), Al-Cu-Mg계 합금(2000계), Al-Mg-Si계 합금(6000계), Al-Zn-Mg계 합금(7000계) 중 어느 하나를 이용해도 상관없다.
본 실시예에 따르면, 블레이드(103)와 후방면 플레이트(102)를 용접에 의해 고정하도록 하고 있으므로, 후방면 플레이트(102)의 하면부에는 블레이드(103)와 고정하기 위한 코오킹용 돌기가 존재하지 않기 때문에, 전방면 플레이트(101)의 상면부에 더하여, 후방면 플레이트(102)의 하면부에서의 공기 저항도 저감시킬 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 제4 실시예를 제4도를 이용하여 설명한다.
제4도는 본 발명의 일실시예에 관한 임펠러(712)의 일부 확대 단면도이다.
본 실시예에 있어서의 임펠러(712)는 앞의 실시예와 마찬가지로 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)가 마그네슘 합금에 의해 일체로 형성되어 있다.
본 실시예에 이용하는 마그네슘 합금은 미국 ASTM 규격의 AZ91D 혹은 AM60B 마그네슘 합금으로 하고, 전방면 플레이트(101)에 블레이드(103)를 일체적으로 형성시키는 성형 방법으로서 사출 성형법을 채용했다.
본 실시예의 블레이드(103)에는 복수의 고정용 돌기(301)가 형성되어 있다.
또한, 후방면 플레이트(102)는 Al-Mg계로 JIS 규격의 A5052 알루미늄 합금으로 이루어지며, 후방면 플레이트(102)의 고정용 돌기(301)에 대향하는 위치에는 고정용 돌기(301)를 삽입하기 위한 복수의 구멍(302)이 형성되어 있다. 게다가, 후방면 플레이트(102)에는 납땜용 금속층(401)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 납땜용 금속층(401)을 아연으로 했다.
후방면 플레이트(102)로의 납땜용 금속층(401)의 형성 방법으로서, 본 실시예에서는 전해 도금법을 채용했다. 상술한 실시예와 마찬가지로, 이 도금 처리는 통상의 방법, 즉 탈지, 수세, 전해, 수세, 건조라는 공정을 거쳐서 행해진다. 그리고, 소정의 전해액, 전류 밀도, 액온, 도금 시간에서, 후방면 플레이트(102)에 아연의 납땜용 금속층(401)을 형성시킨다.
이하, 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부와 후방면 플레이트(102)의 고정 방법에 대해서 설명한다.
우선, 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부의 고정용 돌기(301)를 대향하는 후방면 플레이트(102)의 납땜용 금속층(401)이 형성되어 있는 면의 구멍(302)에 삽입시킨 후에, 무하중 흑은 변형이 거의 발생하지 않을 정도의 작은 압력을 가한다. 그리고, 일체부와 후방면 플레이트(102)의 용융 개시 온도 이하의 소정의 온도, 소정의 가열 시간에서, 후방면 플레이트(102)에 형성시킨 납땜용 금속층(401)을 점납 재료로 한 납땜에 의해 일체부와 대향하는 후방면 플레이트(102)를 접합한다. 납땜용 금속층(401)은 소정의 온도, 가열 시간에 의해 일체부와 후방면 플레이트(102)에 융합하고, 반응부(402)를 형성하여 일체부와 후방면 플레이트(102)를 접합한다.
다음에, 이 고정용 돌기(301)가 삽입 통과되어 있는 구멍(302)을 소정의 온도, 압력, 가열 시간에서 열간 압축에 의해 용착시키고, 반응부(403)를 형성시켜 일체부와 후방면 플레이트(102)를 접합한다. 이 때, 고정용 돌기(301)와 구멍(302)이 가열, 압력에 의해 용융, 변형하고, 구멍(302)이 원활해진다.
본 실시예에서는 일체부(804)와 후방면 플레이트(102)를 접합하는 방법으로서 납땜 후에 열간 압축을 행하였지만, 우선 열간 압축을 행하고 그 후에 납땜을 행해도 좋다.
또한, 후방면 플레이트(102)로의 납땜용 금속층(401)의 형성 방법으로서 본 실시예에서는 전해 도금법을 채용하였지만, 물리적 및 화학적 증착법, 이온 도금법, 용사법 중 어느 하나 및 이들을 조합하여 이용해도 상관없다.
그리고, 본 실시예에서는 납땜용 금속층을 아연으로 하였지만, 이 외에 주석, 납의 저융점 금속 원소 및 이들 원소를 주성분으로 하는 저융점 합금이라도 상관없다. 저융점 금속을 사용한 경우, 바람직하게는 아연-주석계 합금, 아연-납계 합금, 주석-납계 합금, 아연-마그네슘계 합금, 아연-알루미늄계 합금이 적합하다.
또한, 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부와 후방면 플레이트(102)를 접합하는 방법으로서 본 실시예에서는 열간 압축을 채용하였지만, 레이저 용접, 전자빔 용접, 전기 저항 용접 중 어느 하나 및 이들을 조합하여 이용해도 상관없다.
또한, 본 실시예에서는 후방면 플레이트(102)를 JIS 규격의 A5052 알루미늄 합금으로 하였지만, JIS 규격의 Al-Mn계 합금(3000계), Al-Si계 합금(4000계), Al-Cu-Mg계 합금(2000계), Al-Mg-Si계 합금(6000계), Al-Zn-Mg계 합금(7000계) 중 어느 하나를 이용해도 상관없다.
본 실시예에 따르면, 블레이드(103)와 후방면 플레이트(102)를 용접에 의해 고정하도록 하고 있으므로, 후방면 플레이트(102)의 하면부에는 블레이드(103)과 고정하기 위한 코오킹용 돌기가 존재하지 않기 때문에, 전방면 플레이트(101)의 상면부에 더하여 후방면 플레이트(102)의 하면부에서의 공기 저항도 저감시킬 수 있다.
이상 설명한 제1 실시예 내지 제4 실시예에서는 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)를 일체로 형성한 예를 나타내었지만, 제5도에 도시한 바와 같이 후방면 플레이트(102)와 블레이드(103)를 일체로 형성한 후, 전방면 블레이드(101)를 상술한 제1 실시예 내지 제4 실시예에 기재한 방법으로 접합하도록 해도 좋다.
본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따르면, 임펠러의 경량화에다가 플레이트의 표면에 발생하는 공기 저항을 저감할 수 있으므로, 소비 전력 1000W 시에 있어서의 전동 송풍기의 회전수를 45,000 내지 50,000 rpm으로 할 수 있으므로 전기 청소기의 흡입 일률을 550W 이상으로 할 수 있다.
다음에, 제10도, 제11도에 본 실시예에 있어서의 사출 성형 구조를 도시한다.
본 실시예에 있어서는 성형 후에, 전방면 플레이트(101)의 내외경을 압축 제거 또는 기계 절삭 등을 추가하여 동심 가공함으로써, 성형 왜곡에 의해 전방면 플레이트(101)의 내외경부에 발생하는 진동, 굴곡 등을 수정하여 동심 정밀도를 향상시키고 있다. 이로써 성형에 의해 발생하는 임펠러(712)의 불균형량을 저감하고, 균형 정밀도를 향상시키고 있다.
특히 전기 청소기에 이용되는 전동 송풍기(701)와 같이 고속으로 회전하는 경우에는 진동 소음의 저감 효과가 클 뿐만 아니라, 임펠러(712) 내외주의 치수 정밀도도 향상되어 팬 케이싱(715)이나 고정 안내 블레이드(714)와의 조합 치수도 안정되고, 공기 역학적 성능도 변동이 사라진다.
본 실시예에서는 흡입구(801)의 내주측에는 탕구부(1001)로부터 일단, 얇은 막형의 필름 게이트(1002)가 형성되고, 전방면 플레이트(101)로 원주상 균등하게 뜨거운 물이 흐르도록 구성된다.
또한 외주측에는 충전 부족을 방지하기 위한 저탕부(1003)가 2군데 설치되어 있다. 이들은 사출 성형 시에 그 품질 안정화를 위해 필요하지만, 성형후의 제품으로서 불필요하므로 성형 후에 제거할 필요가 있다.
제11도에서는 화살표의 내주 및 외주가 각각 제거된다. 본 실시예에서는 탕구부(1001)나 충전 부족을 방지하는 저탕부(1003)를 전방면 플레이트(101)의 내외주부에 설치함으로써, 전술한 내외경의 후가공시에 동시에 제거가 가능해져 작업 공정을 늘리는 일이 없다.
본 발명의 다른 실시예로서, 제12도에는 후방면 플레이트(102)와 블레이드(103)를 일체로 성형한 사시도를 도시한다. 이 경우, 전술한 바와 같은 균형 정밀도나 공기 역학적 성능의 향상 효과는 물론, 제12도, 제14도에 도시한 바와 같은 구조로도 할 수 있다. 즉, 제13도에서는 임펠러(712)로, 가장 강성이 약한 후방면 플레이트(102)의 내주부를 두껍게 하여 강성을 높일 수 있다. 특히 고속 회전 기계에는 유리하다.
제13도에서는 임펠러(712)의 흡입구(801) 측의 공기 유로를 향한 부분을 용기시키고, 입구부의 흐름 개선을 도모하여, 공기 역학적 성능을 향상시키고 있다.
또한 제14도에서는 상기 융기부를 회전축(705) 반대 방향으로 연장시켜, 회전축(705)으로의 부착부를 형성하고, 종래 부착용으로 이용하고 있던 별개의 부재인 보스를 삭감할 수 있다.
제15도, 제16도에는 블레이드(103)의 두께를 변경하여 일반적으로 블레이드형이라 불려지는 형상으로 했다. 제15도에서는 전방면 플레이트(10펀와 고정용 갈고리를 설치한 예를, 제16도에서는 블레이드(103)의 두꺼워지는 부분을 절결하여 두께를 균등화하여 성형성을 향상시킨 예를 나타낸다.
어느 것이든 블레이드(103)와 한 쪽 플레이트를 일체화 성형함으로써 가능해지며, 전술한 종래예와 같이 박판으로 구성한 경우보다도 설계 자유도가 증가하여 임펠러(712) 내의 흐름 최적화에 의해 공기 역학적 성능을 향상할 수 있다.
본 실시예에서는 일반적으로 형성된 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)를 마그네슘 합금에 의해 형성하고 있다. 이 마그네슘 합금은 미국 ASTM 규격의 AZ91D로 했다. 이 AZ91D 합금은 알루미늄 8.3 내지 9.7 중량 %, 아연 0.35 내지 1.0 중량 %, 망간 0.15 내지 0.50 중량 %를 함유한 합금으로 성형성이 양호하며, 또한 구리, 니켈, 철의 함유량을 억제한 고순도품이다.
본 실시예에서는 전방면 플레이트(101)와 블레이드(103)의 일체부를 AZ91D 마그네슘 합금으로 하였지만, 알루미늄 5.5 내지 6.5 중량 %, 아연 0.22 중량 %, 망간 0.24 내지 0.6 중량 %를 함유하는 미국 ASTM 규격의 AM60B 마그네슘 합금이라도 상관없다.
마그네슘 합금의 비중(g/cm3)은 약 1.8이며, 알루미늄 합금의 비중 2.7에 반해 약 2/3의 경량화가 도모된다.
그리고, 본 실시예에서는 후방면 플레이트(102)를 JIS 규격의 A5052 알루미늄 합금으로 하였지만, JIS 규격의 Al-Mn계 합금(3000계), Al-Si계 합금(4000계), Al-Cu-Mg계 합금(2000계), Al-Mg-Si계 합금(6000계), Al-Zn-Mg계 합금(7000계) 중 어느 하나를 이용해도 상관없다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 임펠러(712)에 마그네슘 합금을 채용함으로써 임펠러(712)의 경량화를 도모할 수 있어 회전측에 가해지는 부하를 저감할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 임펠러를 일체로 형성하도록 하여 코오킹용 돌기를 배제하도록 하고 있으므로, 코오킹용 돌기에 의한 공기 저항, 소음 등을 저감시킬 수 있다.
게다가 본 발명에 있어서는 성형 후에, 전방면 플레이트(101)의 내외경을 압축 제거 또는 기계 절삭 등을 추가하여 동심 가공함으로써, 성형 왜곡에 의해 내외경부에 발생하는 진동, 굴곡 등을 수정하여 동심 정밀도를 향상시키고 있다. 이로써 성형에 의해 발생하는 임펠러(712)의 불균형량을 저감하고, 균형 정밀도를 향상시켰다. 특히 전기 청소기에 이용되는 전동 송풍기(1)와 같이 고속으로 회전하는 경우에는 진동 소음의 저감 효과가 큰데, 이 뿐만 아니라 임펠러(712) 내외주의 치수 정밀도도 향상되고, 팬 케이싱(715)이나 고정 안내 블레이드(714)의 조합 치수도 안정되고, 공기 역학적 성능도 변동이 사라진다. 또한 성형시에 필요한 성형 탕구부나 충전 부족을 방지하는 저탕부를 전방면 플레이트(101)의 내외주부에 설치함으로써, 전술한 내외경의 후가공시에 동시에 제거가 가능해져 작업 공정을 늘리는 일이 없다.

Claims (8)

  1. 하우징 내에 수납된 전동기와, 상기 전동기의 회전축에 부착 고정된 임펠러와, 상기 임펠러의 유로 후단측에 배치된 고정 안내 블레이드와, 상기 임펠러 및 상기 고정 안내 블레이드를 덮는 팬 케이싱을 갖는 전동 송풍기로서,
    상기 임펠러는 흡입구를 갖는 전방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트에 대향하도록 배치된 후방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트 및 상기 후방면 플레이트 사이에 배치된 복수의 블레이드를 갖고, 상기 전방면 플레이트 혹은 상기 후방면 플레이트의 어느 한 쪽과 상기 블레이드를 일체적으로 형성하고, 다른 쪽 플레이트와 상기 블레이드를 접합한 것을 특징으로 하는 전동 송풍기.
  2. 하우징 내에 수납된 전동기와, 상기 전동기의 회전축에 부착 고정된 임펠러와, 상기 임펠러의 유로 후단측에 배치된 고정 안내 블레이드와, 상기 임펠러 및 상기 고정 안내 블레이드를 덮는 팬 케이싱을 갖는 전동 송풍기로서,
    상기 임펠러는 흡입구를 갖는 전방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트에 대향하도록 배치된 후방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트 및 상기 후방면 플레이트 사이에 배치된 복수의 블레이드를 갖고, 상기 전방면 플레이트와 상기 블레이드를 마그네슘 합금에 의해 일체로 형성하고, 또 상기 후방면 플레이트를 알루미늄 합금에 의해 형성한 것을 특징으로 하는 전동 송풍기.
  3. 전방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트에 대향하도록 배치된 후방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트 및 상기 후방면 플레이트 사이에 배치된 복수의 블레이드를 갖는 임펠러의 제조 방법으로서,
    상기 전방면 플레이트 혹은 상기 후방면 플레이트의 어느 한 쪽과 상기 블레이드를 일체적으로 형성하고, 다른 쪽 플레이트의 표면에 납땜용 금속층을 형성시키고, 상기 납땜용 금속층과 상기 블레이드를 용착시킨 것을 특징으로 하는 임펠러의 제조 방법.
  4. 전방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트에 대향하도록 배치된 후방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트 및 상기 후방면 플레이트 사이에 배치된 복수의 블레이드를 갖는 전동 송풍기용 임펠러의 제조 방법으로서,
    상기 전방면 플레이트 혹은 상기 후방면 플레이트의 어느 한 쪽과 상기 블레이드를 일체적으로 형성하고, 다른 쪽 플레이트의 표면에 도금법, 증착법, 이온 도금법, 용사법 중 어느 하나 혹은 이들을 적절히 조합하여 납땜용 금속층을 형성시키고, 상기 납땜용 금속층과 상기 블레이드를 용착시킨 것을 특징으로 하는 전동 송풍기용 임펠러의 제조 방법.
  5. 전방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트에 대향하도록 배치된 후방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트 및 상기 후방면 플레이트 사이에 배치된 복수의 블레이드를 갖는 전동 송풍기용 임펠러의 제조 방법으로서,
    상기 전방면 플레이트 혹은 상기 후방면 플레이트의 어느 한 쪽과 상기 블레이드를 일체적으로 형성하는 동시에 상기 블레이드에 복수의 돌기를 형성하고, 다른 쪽의 플레이트 표면에 납땜용 금속층을 형성시키는 동시에 상기 플레이트의 상기 복수의 돌기와 대향하는 위치에 구멍을 형성하고,
    상기 블레이드의 복수의 돌기를 상기 플레이트 구멍에 삽입시키고, 상기 납땜용 금속층과 상기 블레이드를 용착시키는 동시에 상기 돌기를 가열하여 용착시킨 것을 특징으로 하는 전동 송풍기용 임펠러의 제조 방법.
  6. 제8항에 있어서, 상기 돌기를 레이저 용접법, 전자빔 용접법, 전기 저항 용접법 중 어느 하나 혹은 이들을 적절히 조합한 방법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 전동 송풍기용 임펠러의 제조 방법.
  7. 하우징 내에 수납된 전동기와, 상기 전동기의 회전축에 부착 고정된 임펠러와, 상기 임펠러의 유로 후단측에 배치된 고정 안내 블레이드와, 상기 임펠러 및 상기 고정 안내 블레이드를 덮는 팬 케이싱을 갖는 전동 송풍기에 있어서,
    상기 임펠러는 흡입구를 갖는 전방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트에 대향하도록 배치되어 상기 회전축으로의 부착부를 갖는 후방면 플레이트와, 상기 전방면 플레이트 및 상기 후방면 플레이트 사이에 배치된 복수의 블레이드를 갖고, 상기 전방면 플레이트 혹은 상기 후방면 플레이트의 적어도 한 쪽과 상기 블레이드를 일체적으로 형성하고, 일체 형성 후에, 일체 형성된 플레이트의 내주 및 외주면을 가공한 것을 특징으로 하는 전동 송풍기.
  8. 제10항에 있어서, 상기 전방면 플레이트 혹은 상기 후방면 플레이트의 적어도 한 쪽과 상기 블레이드를 사출 성형법, 다이캐스트 주조법 중 어느 하나에 의해 일체적으로 형성하고, 일체 형성 후에 상기 플레이트의 내주 혹은 외주면을 압축 가공 혹은 기계 가공법에 의해 추가 가공한 것을 특징으로 하는 전동 송풍기.
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