KR100469458B1 - Vibration decrease type fan and fan vibration decrease method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 진동 저감형 송풍기는, 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 허브와; 허브의 둘레에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격배치되는 복수의 블레이드와; 상기 블레이드의 상기 허브측에 인접된 지점에 상기 블레이드의 두께방향을 따라 함몰되게 결합되어 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 압전변환부와; 상기 허브의 내경면에 배치되고 상기 압전변환부와 전기적으로 상호 연결되어 상기 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시키는 션트회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 진동저감 회로구성시 진동 및 소음 발생요인을 줄일 수 있으며 회전시 블레이드에 의해 발생되는 진동 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있다.The present invention relates to a vibration reduction type blower and a vibration reduction method of the blower. Vibration reduction type blower according to the present invention, the hub is rotatably coupled to the rotating shaft; A plurality of blades protruding radially around the hub and spaced apart from each other along the circumferential direction; A piezoelectric conversion unit coupled to the point adjacent to the hub side of the blade to be recessed along the thickness direction of the blade to convert vibration energy into electrical energy; And a shunt circuit disposed on an inner diameter surface of the hub and electrically connected to the piezoelectric converter to dissipate electrical energy converted by the piezoelectric converter. As a result, vibration and noise generation factors may be reduced when the vibration reduction circuit is configured, and vibration and noise generated by the blades during rotation may be effectively reduced.
Description
본 발명은, 진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 진동저감 회로구성시 진동 및 소음 발생요인을 줄일 수 있으며 회전시 블레이드에 의해 발생되는 진동 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한 진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration reduction type blower and a vibration reduction method of the blower, and more particularly, it is possible to reduce the vibration and noise generation factors in the vibration reduction circuit configuration and to effectively reduce the vibration and noise generated by the blade during rotation It relates to a vibration reduction type blower and a vibration reduction method of the blower to be made.
일반적으로 송풍기는 터보형 송풍기와 용적형 송풍기로 대별된다. 터보형 송풍기는 다시 회전차가 회전함으로써 발생하는 날개의 양력에 의하여 에너지를 얻게 되는 축류 송풍기와 원심력에 의해 에너지를 얻는 원심 송풍기로 구분된다. 이러한 송풍기는 압력의 대소에 따라 팬과 블로어로 분류된다.Generally, a blower is roughly classified into a turbo blower and a volume blower. The turbo blower is further divided into an axial blower which receives energy by the lift force of the blades generated by the rotation of the rotor and a centrifugal blower that obtains energy by centrifugal force. These blowers are classified into fans and blowers according to the magnitude of the pressure.
원심 송풍기는 케이싱 안에 장치된 회전차의 회전에 의해 기체에 주어진 원심력을 이용하여 기체를 압송하는 기계이다. 원심 송풍기는 깃의 경사에 따라 다익팬, 레이디얼 팬, 터보 팬 등으로 구분되기도 한다. 다익팬은 시로코 팬이라고도 불리며, 깃이 회전방향으로 굽어 있다. 레이디얼 팬은, 날개가 회전차의 회전축에 수직이며 다익 팬에 비해 익현의 길이가 길고 날개 폭이 짧다. 터보 팬은 풍압 100 mmAq이상 250mmAq이하에서 다량의 공기 또는 가스를 취급하는데 가장 적합한 팬으로 형태는 시로코팬과 거의 비슷하나, 날개가 회전차의 회전 방향에 대하여 뒤쪽으로 기울어져 있다.A centrifugal blower is a machine for conveying a gas by using a centrifugal force given to the gas by the rotation of a rotary wheel installed in the casing. Centrifugal blowers are classified into multi-fans, radial fans, and turbo fans depending on the inclination of the feather. The blade pan is also called a sirocco fan and the feather is bent in the rotational direction. Radial fans have wings that are perpendicular to the axis of rotation of the rotor, and have longer blade lengths and shorter blade widths than multi-wing fans. The turbo fan is most suitable for handling a large amount of air or gas at a wind pressure of 100 mmAq or more and 250 mmAq or less. The turbo fan is almost similar to a sirocco fan, but its wings are inclined backward with respect to the direction of rotation of the rotor.
축류 송풍기는 원래 저압으로서 다량의 풍량이 요구될 때 적합한 송풍기이며, 근래에는 고압용으로도 효율이 좋은 것이 제작되기에 이르러 그 적용범위는 점점 확대되어 가고 있다. 축류팬은 풍압 10 mmAq이상 150mmAq이하에서 다량의 공기 또는 가스를 취급하는데 적합한 팬으로 효율이 높다.Axial flow blower is a suitable blower when a large amount of air volume is required as a low pressure originally, in recent years, the application range has been gradually expanded to produce a high efficiency even for high pressure. Axial flow fan is a fan that is suitable for handling a large amount of air or gas at a wind pressure of 10 mmAq or more and 150 mmAq or less.
그런데, 이러한 종래의 송풍기에 있어서는, 고속 회전에 의해 축진동 및 블레이드의 진동 및 소음이 발생된다. 특히, 일부의 송풍기에 있어서는 블레이드의 변형이 발생되고, 그럴 경우 특정주파수에서 매우 큰 소음을 유발하기도 한다.By the way, in such a conventional blower, axial vibration and blade vibration and noise are generated by high speed rotation. In particular, some blowers cause deformation of the blades, which can cause very loud noises at certain frequencies.
최근에는 송풍기의 진동 및 소음을 효과적으로 저감시키기 위해 많은 노력 및 다양한 연구가 진행되고 있다.Recently, many efforts and various studies have been conducted to effectively reduce vibration and noise of a blower.
따라서, 본 발명의 목적은, 진동저감 회로구성시 진동 및 소음 발생요인을 줄일 수 있으며 회전시 블레이드에 의해 발생되는 진동 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a vibration reduction type blower and a vibration reduction method of the blower that can reduce the vibration and noise generation factors when the vibration reduction circuit configuration and can effectively reduce the vibration and noise generated by the blade during rotation. It is.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 저감형 송풍기의 저면사시도,1 is a bottom perspective view of a vibration reducing blower according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 확대 단면도,2 is an enlarged cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1;
도 3은 도 1의 허브의 확대평면도,3 is an enlarged plan view of the hub of FIG. 1;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송풍기의 진동 저감 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a vibration reduction method of the blower according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11 : 회전축 21 : 허브11: rotating shaft 21: hub
31 : 블레이드 32 : 압전변환부수용부31: blade 32: piezoelectric conversion part accommodating part
33 : 압전변환부 35 : 션트회로33: piezoelectric converter 35: shunt circuit
37 : 리드선37: lead wire
상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 허브와; 허브의 둘레에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격배치되는 복수의 블레이드와; 상기 블레이드의 상기 허브측에 인접된 지점에 상기 블레이드의 두께방향을 따라 함몰되게 결합되어 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 압전변환부와; 상기 허브의 내경면에 배치되고 상기 압전변환부와 전기적으로 상호 연결되어 상기 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시키는 션트회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 송풍기에 의해 달성된다.The object, according to the present invention, the hub is rotatably coupled to the rotating shaft; A plurality of blades protruding radially around the hub and spaced apart from each other along the circumferential direction; A piezoelectric conversion unit coupled to the point adjacent to the hub side of the blade to be recessed along the thickness direction of the blade to convert vibration energy into electrical energy; And a shunt circuit disposed on an inner diameter surface of the hub and electrically interconnected with the piezoelectric converter to dissipate electrical energy converted by the piezoelectric converter.
여기서, 상기 션트회로는 상기 블레이드의 축진동, 상기 블레이드의 회전수 및 하모닉성분, 상기 블레이드의 첫번째 고유진동수, 상기 블레이드의 구조 및 유체 연계 진동수 중 적어도 어느 하나를 고려하여 구성되는 것이 효과적이다.Here, the shunt circuit is effective in consideration of at least one of the axial vibration of the blade, the rotational speed and harmonic components of the blade, the first natural frequency of the blade, the structure of the blade and the fluid-linked frequency.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 블레이드의 회전시 진동 및 소음을 측정하는 단계와; 상기 블레이드의 회전시 발생된 진동중 일부를 전기에너지로 변환할 수 있도록 허브측에 근접된 상기 블레이드의 판면에 두께방향을 따라 함몰되게 압전변환부를 부착하는 단계와; 상기 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시킬 수 있도록 상기 허브의 내경면에 션트회로를 형성하는 단계와; 상기 압전변환부와 상기 션트회로를 상호 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍기의 진동 저감 방법이 제공된다.On the other hand, according to another field of the invention, the step of measuring the vibration and noise during the rotation of the blade; Attaching a piezoelectric conversion portion recessed along a thickness direction to a plate surface of the blade proximate to the hub side so as to convert some of the vibrations generated during rotation of the blade into electrical energy; Forming a shunt circuit on an inner diameter surface of the hub to dissipate electrical energy converted by the piezoelectric converter; The vibration reduction method of the blower is provided, comprising the step of electrically connecting the piezoelectric converter and the shunt circuit.
여기서, 상기 션트회로는 상기 블레이드의 축진동, 상기 블레이드의 회전수 및 하모닉성분, 상기 블레이드의 첫번째 고유진동수, 상기 블레이드의 구조 및 유체 연계 진동수 중 적어도 어느 하나를 고려하여 구성되는 것이 바람직하다.Here, the shunt circuit is preferably configured in consideration of at least one of the axial vibration of the blade, the rotational speed and harmonic components of the blade, the first natural frequency of the blade, the structure of the blade and the fluid-linked frequency.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 저감형 송풍기의 저면사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 확대 단면도이며, 도 3은 도 1의 허브의 확대평면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 저감형 송풍기는, 회전 구동력을 제공하는 도시 않은 구동모터와, 구동모터의 회전축(11)에 일체로 회전가능하게 결합되는 허브(21)와, 허브(21)의 둘레에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 소정 이격되게 배치되는 복수의 블레이드(31)와, 블레이드(31)에 결합되어 블레이드(31)의 진동, 즉 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 압전변환부(33)와, 압전변환부(33)로부터 변환된 전기 에너지를 소산시키는 션트회로(35)를 구비하고 있다.1 is a bottom perspective view of a vibration reducing blower according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged plan view of the hub of FIG. 1. As shown in these drawings, the vibration reducing blower according to the present invention includes a drive motor (not shown) for providing a rotational driving force, a hub (21) integrally rotatably coupled to the rotation shaft (11) of the drive motor, A plurality of blades 31 protruding radially around the hub 21 and spaced apart along the circumferential direction, and coupled to the blades 31 to vibrate the blades 31, ie, mechanical energy; And a shunt circuit 35 for dissipating electrical energy converted from the piezoelectric converter 33.
각 블레이드(31)는 허브(21)의 회전축선에 대해 소정 경사각을 가지고 3차원 곡면을 가지도록 허브(21)의 반경방향을 따라 돌출되게 형성되어 있으며, 각 블레이드(31)의 허브(21)측 영역에는 압전효과(Piezoelectric Effect)에 의해 각 블레이드(31)의 회전시 발생되는 진동에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있도록 압전변환부(Piezoelectric Transducer)(33)가 형성되어 있다. 공기의 진행방향을 따라 각 블레이드(31)의 후면에는 압전변환부(33)가 수용결합될 수 있도록 두께방향을 따라 함몰된 압전변환부수용부(32)가 형성되어 있다.Each blade 31 is formed to protrude along the radial direction of the hub 21 to have a three-dimensional curved surface with a predetermined inclination angle with respect to the rotation axis of the hub 21, the hub 21 of each blade 31 In the side region, a piezoelectric transducer 33 is formed so as to convert vibration energy generated when each blade 31 is rotated into electrical energy by a piezoelectric effect. A piezoelectric conversion part accommodating part 32 recessed along the thickness direction is formed on the rear surface of each blade 31 along the advancing direction of the air so that the piezoelectric conversion parts 33 can be accommodated.
허브(21)는 소정 직경을 가지는 중공의 원통체(22)로 형성되며 원통체(22)의 중앙영역에는 회전축(11)이 수용결합될 수 있도록 축결합부(23)가 형성되어 있다. 원통체(22) 및 축결합부(23)는 반경방향을 따라 돌출된 복수의 지지리브(24))에 의해 상호 일체로 연결되어 있으며, 원통체(22)의 내면에는 블레이드(31)의 회전시 진동이 압전변환부(33)에 의해 변환/생성된 전기에너지를 소산시킬 수 있도록 션트회로(Shunt Circuit)(35)가 형성되어 있다. 션트회로(35)는 블레이드(31)의 지배적인 진동수에 따라 저항(R), 코일(L), 콘덴서(C) 등을 적절히 조합하여 구성하되, 블레이드(31) 및 허브(21)의 축진동, 회전수 및 하모닉(Harmonic)성분, 그리고 블레이드(31)의 첫번째 고유진동수, 구조 및 유체의 연계 진동수 등을 고려할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.The hub 21 is formed of a hollow cylindrical body 22 having a predetermined diameter, and the shaft coupling portion 23 is formed in the central region of the cylindrical body 22 so as to accommodate the rotation shaft 11. The cylindrical body 22 and the axial coupling part 23 are integrally connected to each other by the plurality of support ribs 24 protruding along the radial direction, and the blade 31 rotates on the inner surface of the cylindrical body 22. A shunt circuit 35 is formed so that time vibration can dissipate the electric energy converted / generated by the piezoelectric converter 33. The shunt circuit 35 is configured by appropriately combining the resistance (R), coil (L), condenser (C), etc. according to the dominant frequency of the blade 31, the axial vibration of the blade 31 and hub 21, It is preferable to configure the rotational frequency and harmonic component, and the first natural frequency of the blade 31, the associated frequency of the structure and the fluid, and the like.
한편, 각 압전변환부(33)의 양 단부에는 변환된 전기에너지의 인출할 수 있도록 단자(36)가 형성되어 있으며, 각 단자(36)에는 리드선(37)의 각 일단이 전기적으로 연결되어 있다. 각 리드선(37)의 타단은 각 션트회로(35)에 각각 전기적으로 연결되어 있다.On the other hand, terminals 36 are formed at both ends of each piezoelectric conversion unit 33 so as to extract the converted electrical energy, and each end of each of the lead wires 37 is electrically connected to each terminal 36. . The other end of each lead wire 37 is electrically connected to each shunt circuit 35, respectively.
이러한 구성에 의하여, 구동모터에 전원이 인가되어 회전축(11)과 일체로 허브(21) 및 블레이드(31)가 회전하게 되면 공기는 축선 방향을 따라 이동하게 된다. 한 편, 블레이드(31)에는 회전시 진동이 발생하게 되고, 진동에너지중 일부는 압전변환부(33)에 의해 전기 에너지로 전환된다. 압전변환부(33)에 의해 생성된 전기에너지는 리드선(37)에 의해 연결된 해당 션트회로(35)에 의해 소산됨으로써 블레이드(31)의 진동 및 진동에 의해 발생되는 소음을 저감시키게 된다.By this configuration, when power is applied to the drive motor to rotate the hub 21 and the blade 31 integrally with the rotary shaft 11, the air moves along the axial direction. On the other hand, the blade 31 generates vibrations during rotation, and some of the vibration energy is converted into electrical energy by the piezoelectric converter 33. The electrical energy generated by the piezoelectric converter 33 is dissipated by the corresponding shunt circuit 35 connected by the lead wire 37 to reduce the noise generated by the vibration and vibration of the blade 31.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 송풍기의 회전시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 송풍기의 진동 저감 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 송풍기의 진동 저감 방법을 도 4를 참조하여 설명하면, 블레이드(31)의 회전에 따른 진동 및 소음을 측정하는 단계(S10)와, 블레이드(31)의 진동에너지를 전기에너지로 변환할 수 있도록 상기 블레이드(31)의 표면에 압전변환부(33)를 부착하는 단계(S20)와, 상기 압전변환부(33)에 의해 변환된 전기에너지를 소산시킬 수 있도록 허브(21)에 션트회로(35)를 형성하는 단계(S30)와, 상기 압전변환부(33)와 상기 션트회로(35)를 상호 전기적으로 연결하는 단계(S40)를 포함하여 구성된다.On the other hand, according to another field of the present invention, there is provided a vibration reduction method of the blower that can reduce the vibration and noise generated during the rotation of the blower. When the vibration reduction method of the blower according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4, a step (S10) of measuring vibration and noise according to the rotation of the blade 31 and the vibration energy of the blade 31 are described. Attaching a piezoelectric converter 33 on the surface of the blade 31 so as to be converted into electrical energy (S20), and the hub to dissipate the electrical energy converted by the piezoelectric converter 33 ( And forming a shunt circuit 35 in step 21, and electrically connecting the piezoelectric converter 33 and the shunt circuit 35 to each other (S40).
먼저 블레이드(31)의 회전시 발생되는 진동 및 소음을 하여, 블레이드(31)의 지배적인 진동수 또는 특정 주파수대의 소음에 맞춰 블레이드(31)의 표면에 적절한 압전변환부(33)를 결합한다. 여기서, 압전변환부(33)는 접착제 등을 사용하여 블레이드(31)의 표면에 부착할 수도 있다.First, vibration and noise generated during rotation of the blade 31 are coupled to the piezoelectric transducer 33 suitable for the surface of the blade 31 according to the dominant frequency of the blade 31 or the noise of a specific frequency band. Here, the piezoelectric converter 33 may be attached to the surface of the blade 31 using an adhesive or the like.
다음, 허브(21)의 내면에 블레이드(31)의 지배적인 진동수 또는 특정 주파수 대의 소음에 맞춰 구성된 션트회로(35)를 결합하고, 압전변환부(33)와 해당 션트회로(35)를 리드선(37)으로 상호 전기적으로 연결되도록 한다. 여기서, 션트회로(35)는 블레이드(31)의 지배적인 진동수에 따라 저항(R), 코일(L), 콘덴서(C) 등을 적절히 조합하여 구성하되, 블레이드(31) 및 허브(21)의 축진동, 회전수 및 하모닉성분, 그리고 블레이드(31)의 첫번째 고유진동수, 구조 및 유체의 연계 진동수 등을 고려할 수 있도록 구성할 수도 있다.Next, the shunt circuit 35 configured to match the dominant frequency of the blade 31 or the noise of a specific frequency band is coupled to the inner surface of the hub 21, and the piezoelectric converter 33 and the corresponding shunt circuit 35 are connected to the lead wire ( 37) to be electrically connected to each other. Here, the shunt circuit 35 is configured by appropriately combining the resistor (R), coil (L), condenser (C), etc. according to the dominant frequency of the blade 31, the blade 31 and the hub 21 of It can also be configured to take into account the axial vibration, rotational speed and harmonic components, and the first natural frequency of the blade 31, the associated frequency of the structure and fluid.
이에 따라, 블레이드(31)의 회전시 발생되는 진동중 일부가 압전변환부(33)에 의해 전기에너지로 변환되고, 변환된 전기에너지는 션트회로(35)에 의해 소산됨으로써 회전시 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 된다.Accordingly, some of the vibrations generated during the rotation of the blade 31 is converted into electrical energy by the piezoelectric conversion unit 33, the converted electrical energy is dissipated by the shunt circuit 35 to reduce the vibration and noise during rotation It can be reduced.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 허브와, 허브의 둘레에 형성되는 복수의 블레이드와, 허브에 근접되게 블레이드의 판면에 함몰되게 결합되어 진동을 전기에너지로 변환시키는 압전변환부와, 허브의 내경면에 배치되어 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시키는 션트회로를 구비하도록 함으로써, 압전변환부 및 션트회로 구성에 따른 블레이드 및 허브의 밀도 변화에 기인한 진동 및 소음 발생을 줄일 수 있으며, 회전시 블레이드에 발생되는 진동중 일부가 전기에너지로 변환시킬 수 있어 진동 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 진동 저감형 송풍기가 제공된다.As described above, according to the present invention, the hub is rotatably coupled to the rotating shaft, a plurality of blades formed around the hub, coupled to the plate surface of the blade in close proximity to the hub is coupled to the vibration as electrical energy Piezoelectric conversion unit for conversion and a shunt circuit disposed on the inner diameter surface of the hub to dissipate the electrical energy converted by the piezoelectric conversion unit, resulting in the density change of the blades and the hub according to the piezoelectric conversion unit and the shunt circuit configuration. It is possible to reduce the vibration and noise generation, it is possible to convert some of the vibration generated in the blades during rotation is provided with a vibration reducing blower that can effectively reduce the vibration and noise.
또한, 본 발명에 따르면, 블레이드의 회전시 진동 및 소음을 측정하는 단계와, 상기 블레이드의 진동중 일부를 전기에너지로 변환할 수 있도록 블레이드의 허브에 근접된 판면에 두께방향을 따라 함몰되게 압전변환부를 부착하는 단계와, 전기에너지를 소산시킬 수 있도록 허브의 내경면에 션트회로를 구성하는 단계와, 상기 압전변환부와 상기 션트회로를 상호 연결하는 단계를 마련함으로써, 압전변환부 및 션트회로 구성에 기인한 블레이드 및 허브의 밀도 변화에 기인한 진동 및 소음 발생을 줄일 수 있으며, 회전시 블레이드에 의해 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 송풍기의 진동 저감 방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, measuring the vibration and noise during the rotation of the blade, piezoelectric conversion to be recessed along the thickness direction on the plate surface proximate to the hub of the blade to convert some of the vibration of the blade into electrical energy By attaching a part, forming a shunt circuit on the inner diameter surface of the hub to dissipate electrical energy, and interconnecting the piezoelectric converter and the shunt circuit, thereby constructing a piezoelectric converter and a shunt circuit. There is provided a vibration reduction method of the blower that can reduce the vibration and noise caused by the density change of the blade and hub due to, and can reduce the vibration and noise generated by the blade during rotation.
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