KR100635910B1 - 소음 저감형 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음 저감형 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화장치에 있어서 모터에서 발생하는 소음을 줄일 수 있는 모터 케이스의 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 소음 저감형 모터는, 흡입공기를 토출하는 팬과 상기 팬을 구동시키는 모터를 포함하는 공기조화장치에 있어서, 상기 팬은 토출공기의 일부를 모터 쪽으로 안내하는 안내수단을 포함하고, 상기 모터는 상기 안내수단에 의한 유동 공기가 모터 소음을 저감시킬 수 있는 유동음을 발생시키도록 리브가 형성된 모터 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하며, 별도의 장치를 설치할 필요 없이 모터 케이스의 구조를 변경시킴으로써 공기유동소음 간섭효과에 의해 간단하게 모터소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있으며, 모터 케이스에 마련된 리브가 냉각 핀의 역할을 함으로써 모터의 냉각 효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

소음 저감형 모터{NOISE REDUCTION TYPE MOTOR}

도 1은 종래의 모터가 채용된 천장형 공기조화기에서 공기의 유동을 나타낸 단면도이다.

도 2는 종래의 모터에 대하여 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 소음 저감형 모터를 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 소음 저감형 모터가 터보팬과 결합된 형태를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 소음 저감형 모터와 터보팬이 장착된 천장형 공기조화기에서 공기의 유동을 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 소음 저감형 모터를 적용하여 터보팬을 구동 시킨 경우 그에 따른 모터소음과 종래의 모터의 구동에 따른 모터소음을 비교한 그래프를 나타낸 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 모터 110 : 모터 케이스

120 : 리브 200 : 팬

210 : 백플레이트 220 : 날개차

240 : 공기순환공 250 : 쉬라우드

본 발명은 소음 저감형 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화장치에 있어서 모터에서 발생하는 소음을 줄일 수 있는 모터 케이스의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화장치를 비롯한 팬(Fan)을 사용하여 공기의 유동을 발생시키는 모든 장치에는 그 팬을 구동시키는 모터가 장착되는데, 이 모터는 통상적으로 코일이 감겨 있는 회전자와 그와 인접하여 고정되어 있는 고정자 사이의 전기적 영향에 의해 회전자와 그 중심에 고정된 회전축이 함께 회전하며 구동된다.

이러한 모터가 사용되는 다양한 장치 가운데 한 예로서 도 1에 도시된 바와 같이 천장형 공기조화기에 적용된 경우를 살펴보면, 공기조화기의 프레임(30) 내부에 모터(10)가 터보팬(20)과 결합되고 공기 흡입구(50)를 통해 흡입된 공기가 상기 터보팬(20)의 날개차(22)에 의해 에너지를 얻어 열교환기(40) 쪽으로 유동하며 토출되는 구조를 갖는데, 이 터보팬(20)의 날개차(22)를 지지하는 백플레이트(21)의 후면측은 공기조화기의 프레임(30)과 소정 간격 이격되어 터보팬(20)의 날개차(22)를 통하여 열교환기(40) 쪽으로 유동하는 공기의 일부가 모터(10)가 설치된 곳으로 유동할 수 있는 공간이 형성되어 있다. 이러한 백플레이트(21) 후면측의 공기 유동은 모터의 장시간의 고속 회전으로 인해 발생한 열을 냉각시켜주는 역할을 하고 터보팬(20)의 중심부에 형성된 공기순환공(24)을 통해 배기되는 구조로 되어 있다.

도 2는 이러한 공기조화기에 사용되는 일반적인 모터(10)를 나타낸 것이다.

그러나, 이러한 모터의 작동에 있어서 고정자와 회전자의 간격의 편심이나 기자력의 변화, 토크 변동 등의 원인에 의해 모터의 자기음, 즉 모터소음이 발생하여 공기조화기의 공기 유동 소음과 함께 전반적인 공기조화기의 소음을 더욱 증폭시키며 공기조화기에서 발생하는 소음의 주요 원인이 되었고, 한편 모터의 구동이 오래 지속되거나 일정 시간의 고속회전에 의해 모터는 매우 큰 열을 발생시키는데 종래의 팬과 모터의 구조 하에서도 공기 유동에 의한 모터의 냉각이 이루어지기는 하였으나 그 냉각의 효율이 그다지 높지 않다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공기조화기의 소음의 주요 원인인 모터소음을 모터 케이스의 구조를 통하여 줄일 수 있는 소음 저감 구조의 모터를 제공하고, 또 모터에서 발생하는 열을 더욱 효율적으로 냉각할 수 있도록 하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소음 저감형 모터는, 흡입공기를 토출하는 팬과 상기 팬을 구동시키는 모터를 포함하는 공기조화장치에 있어서, 상기 팬은 토출공기의 일부를 모터 쪽으로 안내하는 안내수단을 포함하고, 상기 모터는 상기 안내수단에 의한 유동 공기가 모터 소음을 저감시킬 수 있는 유동음을 발생시키도록 리브가 형성된 모터 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리브는 원통형상의 상기 모터 케이스의 둘레에 일정 간격으로 배 치되어 삼각형상으로 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 리브는 상기 모터 케이스의 둘레를 20mm의 간격으로 동일한 형상과 크기로 다수 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 리브는 상기 모터 케이스의 상단으로부터 10°의 기울기로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소음 저감형 모터는 원통형상의 상기 모터의 케이스의 둘레에 상기 모터 케이스의 상단으로부터 10°의 기울기를 갖는 삼각형상의 리브가 120°의 간격으로 배치되며 각각의 리브의 좌우측에는 동일한 형상의 리브가 20mm의 간격으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 소음 저감형 모터의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 소음 저감형 모터에서 모터 케이스에 형성된 리브를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 소음 저감형 모터가 터보팬과 결합된 형태를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명에 따른 소음 저감형 모터와 터보팬이 장착된 천장형 공기조화기에서 공기의 유동을 나타낸 단면도이고, 도 6는 본 발명에 따른 소음 저감형 모터를 적용하여 터보팬을 구동시킨 경우의 모터소음과 종래의 모터의 구동에 따른 모터소음을 비교한 그래프를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 모터의 소음저감구조는 천장형 공기조화기를 비롯한 터보팬과 시로코팬이 적용되는 대부분의 공기조화기에 적용된다. 그 한 실시예로서 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 소음 저감형 모터가 적용되어 터보팬과 함께 공기조화기에 장착된 경우를 나타내고 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이 팬(200)은 흡입된 공기를 유동시키며 에너지를 공급하는 다수의 날개차(220)와 상기 날개차(220)가 고정되어 지지되는 백플레이트(210), 그리고 백플레이트(210)의 중심부 부근에 모터(100)가 결합되는 부위에 모터(100)의 냉각을 위한 공기순환을 목적으로 형성된 공기순환공(240)과 공기의 흡입을 안내하는 쉬라우드(250)를 포함하는 구성을 갖는다.

한편, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 모터(100)는 그 외장을 이루는 모터 케이스(110)가 구비되는데, 모터 케이스(110)는 원통형상으로 이루어지고 그 둘레에 120°의 간격으로 삼각형 모양의 리브(120)가 마련된다. 모터 케이스(110)의 둘레에 120°도 간격으로 형성된 각 리브(120)는 그 좌측과 우측에 각각 20mm의 간격(L)으로 동일한 형상의 리브(120)가 마련된다. 상기 리브(120)는 상기 모터(100)가 상기 팬(200)과 결합되는 쪽 단부인 상단부로부터 기울기(A)가 10°로 형성된다.

한편, 모터(100)를 팬(200)과 함께 작동시킬 경우 모터(100)의 주파수가 높아질수록 그 내부의 고정자와 회전자 간의 간격의 편심이나 기자력의 변화 등에서 기인한 모터소음도 더 크게 발생하게 되는데, 상기 리브(120)가 형성된 모터 케이스(110)가 적용된 모터(100)를 상기 팬(200)과 함께 구동할 경우, 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 팬(200)의 백플레이트(210)의 모터(100)와 결합한 측면인 후면측으로 공기의 유동이 발생하게 된다. 여기서 상기 백플레이트는 팬(200)이 토출하는 공기의 일부를 모터(100) 쪽으로 안내하는 안내수단으로서의 기능을 하게 된다.

그리고, 상기 백플레이트(210)의 후면측으로 안내된 공기의 유동은 도 5에 도시된 바와 같이 모터 케이스(110)의 주변을 흐르면서 상기 리브(120)에 의해 와 류(Vortex flow)를 발생시킨다. 이러한 와류는 공기유동음을 유발하게 된다.

상기와 같은 공기유동음은 상기 모터소음에 대하여 간섭효과를 일으키는데, 도 6에 나타낸 실험 결과에서 모터의 주파수의 일정 범위에서는 공기유동음과 상기 모터소음이 서로 상쇄간섭을 일으켜 모터소음이 저감된다.

도 6에서 나타낸 바와 같이 모터의 주파수 범위를 약 850Hz 까지 변화시켰을 때 상기 리브가 추가된 모터 케이스를 갖는 모터에서 발생하는 모터소음(도 6의 그래프에서 붉은선으로 나타낸 부분)은 상기 리브 없이 구동시킨 모터에서 발생하는 모터소음(도 6의 그래프에서 파란선으로 나타낸 부분)과 비교하여 어떤 주파수 범위에서는 거의 비슷한 정도의 소음도를 나타내었으나 일정한 주파수 범위(약 420Hz ~ 약 600Hz)에서는 더 작은 모터소음을 기록하였다. 이러한 모터소음의 저감 효과가 발생하는 모터의 주파수 범위는 다른 파라미터들의 변화에 따라 조금씩 달라질 수는 있다.

따라서, 상기 리브(120)가 채용된 모터 케이스를 구비한 소음 저감형 모터를 사용하여 팬을 구동시킨 경우, 상기에서 설명한 바와 같은 상기 백플레이트의 후면측으로의 공기유동이 상기 모터 케이스에 형성된 리브에 의해 와류를 형성하면서 발생하는 공기유동음이 모터 구동시에 발생하는 소음과 서로 상쇄되는 간섭효과를 일으켜 모터소음을 감소시키는 효과를 발휘한다는 것을 도 6에 나타낸 실험 결과 그래프가 뒷받침하고 있다.

한편, 본 발명에 따른 소음 저감형 모터에서 모터 케이스에 형성된 리브는 상기 모터 케이스의 표면적을 증가시키므로, 즉 상기 리브가 냉각핀의 역할을 하므 로 모터의 장시간 가동, 또는 고속회전 등에 의해 발생한 열을 더욱 효과적으로 냉각시킬 수 있는 구조이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 소음 저감형 모터는 별도의 장치를 설치할 필요 없이 모터 케이스의 구조를 변경시킴으로써 공기유동소음 간섭효과에 의해 간단하게 모터소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있으며, 모터 케이스에 마련된 리브가 냉각 핀의 역할을 함으로써 모터의 냉각 효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 흡입공기를 토출하는 팬과 상기 팬을 구동시키는 모터를 포함하는 공기조화장치에 있어서,

   상기 팬은 토출공기의 일부를 모터 쪽으로 안내하는 안내수단을 포함하고, 상기 모터는 상기 안내수단에 의한 유동 공기가 모터 소음을 저감시킬 수 있는 유동음을 발생시키도록 리브가 형성된 모터 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감형 모터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 리브는 원통형상의 상기 모터 케이스의 둘레에 일정 간격으로 배치되어 삼각형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 소음 저감형 모터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 리브는 상기 모터 케이스의 둘레를 20mm의 간격으로 동일한 형상과 크기로 다수 형성된 것을 특징으로 하는 소음 저감형 모터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 리브는 상기 모터 케이스의 상단으로부터 10°의 기울기로 형성된 것을 특징으로 하는 소음 저감형 모터.
5. 제1항에 있어서,

   원통형상의 상기 모터의 케이스의 둘레에 상기 모터 케이스의 상단으로부터 10°의 기울기를 갖는 삼각형상의 리브가 120°의 간격으로 배치되며 각각의 리브의 좌우측에는 동일한 형상의 리브가 20mm의 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 소음 저감형 모터.

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