KR100849014B1

KR100849014B1 - 모터의 냉각 장치

Info

Publication number: KR100849014B1
Application number: KR1020067017425A
Authority: KR
Inventors: 간지로 기노시타
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2008-07-30
Also published as: US7615897B2; WO2005091471A1; EP1737104A1; JP2005278288A; US20080018183A1; KR20070029664A; CN1926748A; JP4375075B2; CN100508332C; EP1737104A4

Abstract

모터(1)의 회전축(1a)에 피벗 지지된 임펠러(2)의 전방 부위 및 외주 부위를 에워싸고, 또한 전면에 공기 흡입구(5)를, 후방에 공기 취출구(6)을 갖는 팬 커버(4)를 구비한 모터의 냉각 장치에 관한 것이다. 임펠러(2)의 출구측에, 임펠러(2)에 있어서의 베인(3)의 배면측 근방에 입구를 갖고, 반경 방향의 비스듬히 뒤쪽 외측으로 확대되는 둘레면을 갖는 모터 단면(1b)과, 상기 팬 커버(4)의 내면에 형성되는 공간 구획 부재(10)로 축류 공간(S₁)이 구성된다.

Description

모터의 냉각 장치{COOLING DEVICE OF MOTOR}

본원 발명은, 모터의 냉각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모터의 고정자 외주를 효율적으로 냉각할 수 있도록 구성된 모터의 냉각 장치에 관한 것이다.

도 6은 종래의 모터의 냉각 장치를 도시한다. 이 냉각 장치는, 모터(1)의 회전축(1a)에 피벗 지지된 레이디얼 플레이트 타입의 임펠러(2)와, 이 임펠러(2)를 에워싸는 판금제의 팬 커버(4)로 이루어져 있다. 부호 3은 베인(vane), 5는 공기 흡입구, 6은 공기 취출구(吹出口)이다. 이러한 구성의 냉각 장치의 경우, 레이디얼 플레이트 타입의 임펠러(2)를 팬 커버(4)로 단순히 둘러싸는 것만의 구조로 되어 있어, 임펠러(2)에서 취출된 공기류를 모터(1)의 표면을 향하게 하는 것만의 작용밖에 기대할 수 없다. 따라서, 소형 고출력 모터에 적용했을 때에는, 팬의 성능면에서 오는 냉각 부족이 문제가 되고, 고속 회전화 모터에 적용했을 때에는, 팬의 운전음이 커진다는 문제가 생긴다.

상기와 같은 문제를 해소하기 위해서, 종래로부터 여러 가지의 해결책이 강구되어 왔다. 일본국 특개평 11-289716호 공보에 개시되는 냉각 장치는 전동기용 냉각 핀의 에어의 유로를 회전축에 대해 경사 방향으로 하고, 또한, 베인의 외경을 전동기의 하우징의 외경보다도 크게 구성하고 있다.

상기한 냉각 장치에서는, 송풍 성능은 높아지지만, 운전음이 커져 버린다는 문제는 여전히 해소되지 않는다. 또, 임펠러에서 취출되는 공기류가 갖는 동압을 유효하게 정압(靜壓)으로 변환하는 것과 같은 고려가 이루어져 있지 않으며, 모터의 냉각 핀의 표면에 집속한 공기류를 이송한다는 고안도 되어 있지 않다. 따라서, 냉각 성능 향상과 운전음 저감을 양립한 간단한 구조의 냉각 장치는 아직 제안되어 있지 않다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 냉각 성능의 향상과 운전음의 저감을 양립할 수 있는 간단한 구조의 냉각 장치를 제안하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 한 양태에서는, 모터의 회전축에 피벗 지지된 임펠러와, 이 임펠러의 전방 부위 및 외주 부위를 에워싸고 또한 전면에 공기 흡입구를, 후방에 공기 취출구를 갖는 팬 커버를 구비한 모터의 냉각 장치에 있어서, 상기 임펠러의 출구측에, 이 임펠러에 있어서의 베인의 배면측 근방에 입구를 갖고, 반경 방향의 비스듬히 뒤쪽 외측으로 확대되는 둘레면을 갖는 모터 단면과, 상기 팬 커버의 내면에 형성되는 공간 구획 부재로 구성되는 축류 공간을 설치하고 있다.

이 구성에 의해, 임펠러의 출구측에 있어서의 회전 방향 흐름이 축류 공간에 있어서 축 방향 흐름으로 이행, 정류화되게 되어, 운전음 특성이 보다 향상한다. 따라서, 운전음을 증대시키지 않고, 고속 운전을 행하는 것이 가능해져, 냉각 성능의 향상을 도모할 수 있다.

축류 공간(S₁)의 하류측에, 상기 공기 취출구에 걸쳐 확대되는 확대 유로를 설치할 수도 있고, 그와 같이 구성한 경우, 확대 유로에 있어서의 디퓨저 효과에 의해, 취출 흐름을 갖는 동압이 유효하게 정압으로 변환되게 되어, 공력(空力) 성능(바꿔 말하면, 냉각 성능)이 보다 향상한다.

또한, 확대 유로의 하류단을, 상기 모터의 냉각 핀의 단부를 둘러싸거나 또는 냉각 핀의 단부에 대향시킬 수도 있고, 그와 같이 구성한 경우, 냉각 핀을 향하는 집속 흐름을 형성할 수 있어, 냉각 성능이 향상한다.

임펠러(2)로서 레이디얼 플레이트 임펠러를 채용할 수도 있고, 그와 같이 구성한 경우, 레이디얼 플레이트 임펠러는 회전 방향이 변화해도 성능에 변화가 없기 때문에, 가역 회전이 가능해지고, 베인 출구각이 90°로 되어 있기 때문에, 임펠러(2)에서 얻어지는 정압이 전방 베인이나 후방 베인에 비해 커져, 고성능화가 가능해진다.

임펠러(2)로서 프로펠러 팬 임펠러를 채용할 수도 있고, 그와 같이 구성한 경우, 프로펠러 팬 임펠러의 베인 앞쪽 가장자리는 공기 유입 방향을 향하고 있기 때문에, 매끄러운 유입이 가능해지고, 운전음이 낮아진다. 따라서, 고속 운전을 행하는 것이 가능해져, 냉각 성능의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본원 발명의 제1 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치를 도시하는 단 면도이다.

도 2는 본원 발명의 제2 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치를 도시하는 단면도이다.

도 3은 본원 발명의 제3 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치를 도시하는 단면도이다.

도 4는 본원 발명의 제4 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치를 도시하는 단면도이다.

도 5는 본원 발명의 제5 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치를 도시하는 단면도이다.

도 6은 종래의 모터의 냉각 장치를 도시하는 단면도이다.

이하, 첨부의 도면을 참조하여, 본원 발명의 몇 개의 적합한 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 본원 발명은, 이하에 설명하는 실시 형태에 한정되는 것이 아니다.

도 1에는, 본원 발명의 제1 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치가 도시되어 있다.

이 모터의 냉각 장치는, 모터(1)의 회전축(1a)에 피벗 지지된 임펠러(2)와, 이 임펠러(2)의 전방 부위 및 외주 부위를 에워싸고 또한 전면에 공기 흡입구(5)를, 후방에 공기 취출구(6)를 갖는 팬 커버(4)를 구비하여 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 임펠러(2)로서, 베인(3)의 출구각이 90°로 되어 있는 레이디 얼 플레이트 임펠러가 채용되어 있다. 이와 같이 하면, 레이디얼 플레이트 임펠러는 회전 방향이 변화해도 성능에 변화가 없기 때문에, 가역 회전이 가능해지고, 베인 출구각이 90°로 되어 있기 때문에, 임펠러(2)에서 얻어지는 정압이 전방 베인이나 후방 베인에 비해 커져, 고성능화가 가능해진다.

상기 팬 커버(4)는, 공기 흡입구(5)가 형성되어 있는 전면(4a)과, 이 전면(4a)의 외주 부위에서 하류측을 향해 경사지는 원추부(4b)와, 이 원추부(4b)의 하류단측에서 공기 취출구(6)를 향하는 대략 원통부(4c)로 이루어져 있다.

상기 임펠러(2)의 출구측에는, 이 임펠러(2)에 있어서의 베인(3)의 배면측 근방에 입구를 갖고, 반경 방향의 비스듬히 뒤쪽 외측으로 확대되는 둘레면을 갖는 모터 단면(1b)과, 상기 팬 커버(4)의 내면에 형성되는 공간 구획 부재(10)로 구성되는 축류 공간(S₁)이 설치되어 있다. 또한, 상기 모터 단면(1b)에 있어서의 전단(1b₁)은, 실선 도시와 같이 임펠러(2)의 허브(2a)의 외경보다 외측에 위치하고 있어도 되고, 쇄선 도시와 같이 임펠러(2)의 허브(2a)의 외경보다 내측에 위치하고 있어도 된다.

본 실시 형태에 있어서는, 상기 공간 구획 부재(10)는, 팬 커버(4)에 있어서의 원추부(4b)의 내면으로 되어 있지만, 팬 커버 원추부(4b)의 내면에 공간 구획 부재(10)를 구성하는 부재를 부착하도록 해도 된다. 상기 축류 공간(S₁)을 구성하는 모터 단면(1b)의 확대각(θ₁)보다 상기 공간 구획 부재(10)의 확대각(θ₂)이 작아지도록 설정되어 있다.

또, 상기 축류 공간(S₁)의 하류측에는, 공기 취출구(6)에 걸쳐 확대되는 확대 유로(S₂)가 설치되어 있다. 이 확대 유로(S₂)는, 실선 도시와 같이 팬 커버(4)에 있어서의 원통부(4c)의 하류 단부를 굴곡 확대하여 형성해도 되고, 점선 도시와 같이 매끄럽게 확대하여 형성해도 된다. 또한, 상기 확대 유로(S₂)의 하류단은, 상기 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부를 둘러싸도록 되어 있다. 또한, 이 확대 유로(S₂)의 하류단을, 상기 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부와 대향하도록 해도 된다.

상기한 바와 같이 구성하면, 임펠러(2)를 출구측에 있어서의 회전 방향 흐름이 축류 공간(S₁)에 있어서 축 방향 흐름으로 이행, 정류화되게 되어, 운전음 특성이 보다 향상하고, 확대 유로(S₂)에 있어서의 디퓨저 효과에 의해, 취출 흐름을 갖는 동압이 유효하게 정압으로 변환되게 되어, 공력 성능(바꿔 말하면, 냉각 성능)이 보다 향상하며, 냉각 핀(11)을 향하는 집속 흐름을 형성할 수 있어, 냉각 성능이 향상한다. 또한, 확대 유로(S₂)의 하류단의 축 방향 위치는 둘레 방향으로 변화시켜도 된다.

도 2에는, 본원 발명의 제2 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치가 도시되어 있다.

이 경우, 팬 커버(4)에는, 상기 공기 흡입구(5)의 외주 부위(즉, 팬 커버(4)의 전면(4a)의 외주 부위)에서 상기 임펠러(2)에 있어서의 베인(3)의 전면(3a)을 향해 연장되는 고리형의 칸막이판(7)이 설치되어 있고, 이 칸막이판(7)의 외주측과 상기 팬 커버(4)의 내면의 사이에는, 고리형의 공동부(空洞部)(8)가 형성되어 있다. 이와 같이 하면, 칸막이판(7)의 외주측과 팬 커버(4)의 내면의 사이에 형성된 공동부(8)에서 생기는 소용돌이(E)의 캐비티 효과에 의한 부압으로 임펠러(2)를 통과하는 공기 주류(f)가 임펠러(2)에 있어서의 베인(3)의 선단측으로 끌어당겨지게 된다. 그 결과, 임펠러(2)에 있어서의 베인면이 유효하게 작용하게 되어, 임펠러(2)의 공력 성능(바꿔 말하면, 냉각 성능)·운전음 특성이 향상한다.

그런데, 상기 칸막이판(7)은, 원통 형상으로 되어 있고, 그 선단부에는, 상기 임펠러(2)에 있어서의 베인(3)의 전면(3a)과 평행한 경사면을 갖는 단면 사다리꼴 형상의 내향 플랜지부(12)가 일체로 형성되어 있다. 이와 같이 하면, 칸막이판(7)에 있어서의 내향 플랜지부(12)를 베인 전면(3a)에 근접시킬 수 있게 되어, 공동부(8)에 의한 캐비티 효과가 보다 현저해진다.

또, 상기 칸막이판(7)의 내주 직경(φ₁)은, 상기 베인(3)의 전면 선단부(3a)의 내경(φ₂)보다 크게 되어 있다. 그와 같이 구성한 경우, 박리영역이 감소하여, 임펠러(2)의 공력 성능(바꿔 말하면, 냉각 성능)·운전음 특성이 보다 한층 향상한다.

또, 상기 칸막이판(7)의 외주 직경(φ₃)은, 상기 임펠러(2)의 외경(φ₄)보다 작게 되어 있다. 그와 같이 구성한 경우, 공동부(8)에 있어서의 캐비티 효과에 순환류(E')의 형성 효과가 부가되게 되어, 베인면이 보다 유효하게 작용하여, 임펠러(2)의 공력 성능(바꿔 말하면, 냉각 성능)·운전음 특성이 보다 한층 향상한다.

본 실시 형태에 있어서는, 상기 팬 커버(4) 및 칸막이판(7)은, 합성 수지에 의한 일체 성형품으로 되어 있지만, 칸막이판(7)을 팬 커버(4)에 대해 착탈 가능하게 할 수도 있다. 칸막이판(7)을 팬 커버(4)에 대해 착탈 가능하게 한 경우, 수 종류의 칸막이판(7)을 준비해 두면, 팬 커버(4)의 형상을 변경하지 않고, 칸막이판(7)의 변경만으로 대응할 수 있게 되어, 사양 변경이 용이해지는 것이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 확대 유로(S₂)의 하류단은, 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부와 대향하고 있지만, 제1 실시 형태에 있어서와 같이, 확대 유로(S₂)의 하류단이, 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부를 둘러싸도록 해도 된다.

그 밖의 구성 및 작용 효과는, 제1 실시 형태에 있어서와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

도 3에는, 본원 발명의 제3 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치가 도시되어 있다.

이 경우, 임펠러(2)로서, 베인 앞쪽 가장자리가 공기 유입 방향을 향하고 있는 프로펠러 팬 임펠러가 채용되어 있다. 또, 팬 커버(4)에 있어서의 원추부(4b)가, 전면(4a)측의 제1 원추부(4b₁)와 이 제1 원추부(4b₁)보다 경사도가 큰 제2 원추부(4b₂)로 이루어져 있고, 이 제2 원추부(4b₂)의 내면이, 축류 공간(S₁)의 공간 구획 부재(10)를 구성하도록 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 확대 유로(S₂)의 하류단은, 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부를 둘러싸도록 하고 있지만, 제2 실 시 형태에 있어서와 같이, 확대 유로(S₂)의 하류단이 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부와 대향하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 프로펠러 팬 임펠러(2)의 베인 앞쪽 가장자리는 공기 유입 방향을 향하고 있기 때문에, 매끄러운 유입이 가능해져, 운전음이 낮아진다. 따라서, 고속 운전을 행하는 것이 가능해져, 냉각 성능의 향상을 도모할 수 있다.

도 4에는, 본원 발명의 제4 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치가 도시되어 있다.

이 경우, 임펠러(2)로서, 베인 앞쪽 가장자리가 공기 유입 방향을 향하고 있는 프로펠러 팬 임펠러가 채용되어 있다. 또, 팬 커버(4)에 있어서의 대략 원통부(4c)의 내면에 있어서, 상기 프로펠러 팬 임펠러(2)의 외주와 대략 대향하는 부위에는, 고리형의 팬 가이드(12)가 설치되어 있다. 이 팬 가이드(12)는, 그 흡입측에 있어서 흐름 방향으로 급격하게 감소하고, 그 최소 단면 위치(P)가 프로펠러 팬 임펠러(2)의 베인(3)의 외주단의 범위 내에 위치하도록 구성되며 또한 그 취출측의 내면은 서서히 확대되는 경사면으로 되어 있고, 이 경사면이, 축류 공간(S₁)의 공간 구획 부재(10)를 구성하게 되어 있다. 이와 같이 하면, 프로펠러 팬 임펠러(2)에 있어서의 흡입 영역과 취출 영역을 구획하는 팬 가이드(12)와 공간 구획 부재(10)를 겸용하게 된다. 또한, 상기 팬 가이드(12)의 최소 단면 위치(P)는, 베인(3)의 앞쪽 가장자리 외주 위치(P₁)에서 베인 뒤쪽 가장자리 외주 위치(P₂)까지의 높이를 H로 하였을 때, 베인(3)의 앞쪽 가장자리 외주 위치(P₁)에서 0.5H∼H의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또, 본 실시 형태에 있어서는, 확대 유로(S₂)의 하류단은, 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부를 둘러싸도록 하고 있지만, 제2 실시 형태에 있어서와 같이, 확대 유로(S₂)의 하류단이 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부와 대향하도록 해도 된다.

그 밖의 구성 및 작용 효과는, 제1 및 제3 실시 형태에 있어서와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

도 5에는, 본원 발명의 제5 실시 형태에 따른 모터의 냉각 장치가 도시되어 있다.

이 경우, 임펠러(2)로서, 베인 앞쪽 가장자리가 공기 유입 방향을 향하고 있는 프로펠러 팬 임펠러가 채용되어 있다. 또, 팬 커버(4)에 있어서의 대략 원통부(4c)의 내면에 있어서, 상기 프로펠러 팬 임펠러(2)의 외주와 대략 대향하는 부위에는, 고리형의 팬 가이드(12)가 설치되어 있다. 이 팬 가이드(12)는, 그 흡입측에 있어서 흐름 방향으로 서서히 감소하고, 그 최소 단면 위치(P)가 프로펠러 팬 임펠러(2)의 베인(3)의 외주단의 범위 내에 위치하도록 구성되며 또한 취출측의 내면은 서서히 확대되는 경사면으로 되어 있고, 이 경사면이, 축류 공간(S₁)의 공간 구획 부재(10)를 구성하게 되어 있다. 이와 같이 하면, 프로펠러 팬 임펠러(2)에 있어서의 흡입 영역과 취출 영역을 구획하는 팬 가이드(12)와 공간 구획 부재(10) 를 겸용하게 된다. 또한, 상기 팬 가이드(12)의 최소 단면 위치(P)는, 베인(3)의 앞쪽 가장자리 외주 위치(P₁)에서 베인 뒤쪽 가장자리 외주 위치(P₂)까지의 높이를 H로 하였을 때, 베인(3)의 앞쪽 가장자리 외주 위치(P₁)에서 0.5H∼H의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또, 본 실시 형태에 있어서는, 확대 유로(S₂)의 하류단은, 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부를 둘러싸도록 하고 있지만, 제2 실시 형태에 있어서와 같이, 확대 유로(S₂)의 하류단이 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부와 대향하도록 해도 된다. 또, 모터 단면(1b)에 있어서의 전단(1b₁)은, 실선 도시와 같이 프로펠러 팬 임펠러(2)의 허브(2a)의 외경보다 외측에 위치하고 있어도 되고, 쇄선 도시와 같이 프로펠러 팬 임펠러(2)의 허브(2a)의 외경보다 내측에 위치하고 있어도 된다.

Claims

삭제
모터(1)의 회전축(1a)에 피벗 지지된 임펠러(2)와, 이 임펠러(2)의 전방 부위 및 외주 부위를 에워싸고 또한 전면에 공기 흡입구(5)를, 후방에 공기 취출구(6)를 갖는 팬 커버(4)를 구비한 모터의 냉각 장치로서,

상기 임펠러(2)의 출구측에는, 이 임펠러(2)에 있어서의 베인(vane, 3)의 배면측 근방에 입구를 갖는 축류 공간(S₁)이 설치되어 있으며, 상기 축류 공간(S₁)은, 반경 방향의 비스듬히 뒤쪽 외측으로 확대되는 둘레면을 갖는 모터 단면(1b)과, 상기 모터 단면(1b)과 함께 상기 축류 공간(S₁)을 구획하도록 상기 모터 단면(1b)에 대향하여 상기 팬 커버(4)의 내면에 형성되는 공간 구획 부재(10)로 구성되며,

상기 냉각 장치는 또한, 상기 공기 흡입구(5)로부터 임펠러(2)를 향해 연장하는 고리형의 칸막이판(7)을 구비하고, 그 칸막이판(7)의 외주 직경(φ₃)이 임펠러(2)의 외경(φ₄)보다 작고,

상기 축류 공간(S₁)의 하류측에는, 상기 공기 취출구(6)에 걸쳐 확대되는 확대 유로(S₂)를 설치한 것을 특징으로 하는 모터의 냉각 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 확대 유로(S₂)의 하류단을, 상기 모터(1)의 냉각 핀(11)의 단부를 둘러싸거나 또는 냉각 핀(11)의 단부에 대향시킨 것을 특징으로 하는 모터의 냉각 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 임펠러(2)로서 레이디얼 플레이트 임펠러를 채용한 것을 특징으로 하는 모터의 냉각 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 임펠러(2)로서 프로펠러 팬 임펠러를 채용한 것을 특징으로 하는 모터의 냉각 장치.