KR101202476B1 - 냉각팬 및 그것을 구비하는 모터 회전자 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각팬 및 그것을 이용하는 모터의 로터 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명의 냉각팬은, 회전축(20)이 끼워져 연동할 수 있는 원판상의 허브(10)와; 상기 허브(10)의 일측면에 형성되고, 반경방향으로 에어플로를 형성하는 다수개의 레디얼블레이드(2); 그리고 상기 허브(10)의 타측면에 형성되어 축방향의 에어플로를 형성하는 다수개의 축류블레이드(4)를 포함한다. 따라서 하나의 냉각팬에 의하여, 축류블레이드(4)를 이용한 축방향의 에어플로를, 그리고 레디얼블레이(2)를 이용한 반경방향의 에어플로를 동시에 생성하는 것이 가능하게 되어 냉각효율을 높일 수 있다.

Description

냉각팬 및 그것을 구비하는 모터 회전자 어셈블리{Cooling Fan and rotor of motor having the same}

본 발명은 냉각팬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축 방향과 반경 방향의 두 가지 방향으로 충분한 에어플로를 형성할 수 있도록 구성되는 냉각팬 어셈블리 및 그것을 구비하는 모터의 회전자에 관한 것이다.

냉각팬은 산업 기기의 전반에 걸쳐서 발열 부분을 냉각시키기 위하여 사용되는 것이 일반적이다. 이러한 냉각팬은 냉각을 위한 공기를 축방향으로 흡입하여 반대측의 축방향으로 배출하는 축류팬(axial fan)과, 축방향에서 공기를 흡입하여 반경방향으로 배출하는 원심팬(radial fan) 등으로 대별될 수 있다.

이와 같은 종래의 냉각팬은 정해진 단일 방향으로 공기를 순환시킬 수 있도록 되어 있다. 즉 상술한 바와 같이, 축류팬은 축방향으로의 냉각용 에어플로를 순환시키고, 원심팬은 축방향에서 반경방향으로만 냉각용 에어플로를 발생시키는 기능상의 한계를 가지고 있는 것이다. 따라서 하나의 방향으로만 냉각이 필요한 경우에는 종래의 축류팬 또는 원심팬을 통하여 만족스러운 냉각이 달성될 수 있으나, 실질적으로 양방향, 즉 축방향과 반경 방향의 두 가지 방향으로 동시에 냉각용 에어플로가 필요한 경우에는 냉각 능력이 부족하게 되는 것은 당연하다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 축에 의하여 축방향 및 반경(radial)방향으로 동시에 냉각용 에어플로를 발생시킬 수 있는 냉각팬 어셈블리를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

이와 같은 양방향으로 냉각용 에어플로를 순환시킬 수 있다는 것은 실질적으로 냉각 능력을 충분히 발휘할 수 있다는 것을 의미하는 것은 당연하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 냉각팬은, 회전축이 끼워져 연동할 수 있는 허브와; 상기 허브의 일측면에 형성되고, 반경방향으로 에어플로를 형성하는 다수개의 레디얼블레이드; 그리고 상기 허브의 타측면에 형성되어 축방향의 에어플로를 형성하는 다수개의 축류블레이드를 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하고 있다.

그리고 상기 허브, 레디얼블레이드, 그리고 축류블레이드는 일체로 성형되는 것이 바람직하다.

또한 상기 축류블레이드는 레디얼블레이드 보다 반경 방향의 내측에 배열되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 의하면, 축류블레이드의 외측을 둘러싸는 원통형상의 가이드를 더 포함하여 구성되고 있다.

그리고 본 발명에 의한 모터 회전자 어셈블리는, 회전축과; 상기 회전축에 설치되어, 고정자에서 발생하는 자기장에 의하여 회전축과 같이 회전하는 로터와; 상기 로터의 전방에서 상기 회전축에 끼워져 연동하는 허브와; 상기 허브의 전면에 형성되고, 반경방향으로 에어플로를 형성하는 다수개의 레디얼블레이드; 그리고 상기 허브에서 로터측에 구비되고, 축방향의 에어플로를 형성하는 다수개의 축류블레이드를 포함하여 구성되고 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 하나의 냉각팬에 레디얼블레이드와 축류블레이드를 같이 성형하는 것에 의하여, 반경방향의 에어플로와 축방향의 에어플로가 생성될 수 있음을 알 수 있다. 즉 하나의 냉각팬으로 두 가지 방향의 에어플로가 동시에 형성되기 때문에, 냉각 효율을 극대화시킬 수 있을 것이다. 그리고 예를 들어, 이러한 냉각팬이 모터의 로터에 장착되면, 레디얼방향으로 권선된 코일 및 스파이더 내부를 동시에 효율적으로 냉각시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 냉각팬의 블레이드의 방향 및 형상 등을 조절하는 것에 의하여, 더욱 다양한 방향으로 에어플로를 집중시키거나 에어플로의 크기를 조절할 수 있는 점도 기대된다.

도 1은 본 발명에 의한 냉각팬 어셈블리를 도시한 것으로, (a)는 부분 정면도, (b)는 부분 측면도.
도 2는 본 발명에 의한 냉각팬 어셈블리의 전체 정면도.
도 3은 본 발명에 의한 냉각팬 어셈블리가 적용된 모터의 회전자 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 냉각팬 어셈블리에 의한 에어플로의 유동패턴 예시도.

다음에는 도면에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 냉각팬 어셈블리는, 축방향에서 흡입된 공기를 반경방향으로 배출하기 위한 레디얼블레이드(2)와, 축방향으로 배출하기 위한 축류블레이드(4)를 포함하여 구성된다.

상기 레디얼블레이드(2)는, 화살표로 도시한 바와 같이, 축방향으로 유입되는 공기를 반경방향의 에어플로로 형성하게 되고, 상기 축류블레이드(4)는 축방향으로 유입되는 공기를 반대측 축방향으로 배출하게 된다. 이와 같이 본 발명에 있어서는 하나의 팬어셈블리를 이용하여 축방향 및 반경 방향으로의 두 가지 방향으로 에어플로를 동시에 만드는 것이 가능하게 되어 실질적으로 냉각 효율을 최대화시킬 수 있도록 구성되고 있다.

도시한 실시예에 있어서, 상기 레디얼블레이드(2)는, 링형상의 전면판이라고 할 수 있는 쉬라우드(12)와, 회전축(20)이 결합될 수 있는 판상의 허브(10) 사이에서 지지되고 있다. 그리고 레디얼블레이드(2)는 반경방향으로 복수 개가 등 간격으로 배열되어 있으며, 상기 쉬라우드(12) 및 허브(10)의 외측 단부와 일치하도록 외측으로 배열되어 있다. 여기서 회전축(20)은 상기 허브(10)의 중심부분이라고 할 수 있는 보스(boss)(16)에 관통한 상태로 결합되어 있고, 회전축(20)의 회전에 의하여 본 발명의 냉각팬 어셈블리가 회전하게 된다.

그리고 상기 허브(10)의 후면에 형성되는 축류블레이드(4)는 상술한 바와 같이 축방향의 에어플로를 형성하기 위한 것으로, 상기 허브(10)의 레디얼블레이드(2) 반대측에 돌출되는 상태로 복수 개 성형되어 있다. 상기 축류블레이드(4) 역시 등간격으로 복수개 배열되어 있으며, 그 배열 방향 및 각도 등에 따라서 배출되는 에어플로의 방향 및 세기 등을 조절할 수 있을 것이다.

상기 레디얼블레이드(2)와 축류블레이드(4)는 일체로 성형하는 것이 바람직한데, 이는 실질적으로 상기 레이얼블레이드(2)와 축류블레이드(4), 그리고 허브(10)가 적어도 일체로 성형되는 것을 의미한다.

상기 축류블레이드(4)의 외측을 둘러싸는 원통상의 가이드(14)가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 원통상의 가이드(14)가 축류블레이드(4)의 외측을 둘러싸도록 설치하는 것에 의하여 흡입된 공기를 원하는 방향으로 더욱 효율적으로 집중시키면서 배출하는 것이 가능하게 됨과 동시에 구조적 강도로 충분히 보강될 수 있을 것이다. 그리고 상기 가이드(14)도 축류블레이드(4)와 일체로 성형, 즉 레이얼블레이드(2) 및 허브(10) 등과 일체로 성형되는 것이 바람직하다.

그리고 도시한 실시예에 있어서, 상기 축류블레이드(4)는 상기 허브(10)의 이면에서 레디얼블레이드(2) 보다 반경 방향 내측에서 원형으로 배열되어 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 축류블레이드(4)의 외측단부는 레디얼블레이드(2)의 외측단부보다 내측에 위치하도록 설계되어 있다.

상기 축류블레이드(4)를 레디얼블레이드(2) 보다 내측에 배열함으로써, 실질적으로 상기 축류블레이드(40)는 축방향으로 회전축(20)과 더욱 근접한 위치를 가지게 되어, 축방향 에어플로 형성에 더욱 유리하게 된다. 또한 상기 축류블레이드(4)가 레디얼블레이드(2)와 동등한 정도로 외측으로 배열되면, 축류블레이드에 의하여 형성되는 에어플로가 레디얼블레이드(2)가 형성하는 에어플로에 영향을 미치게 되어 바람직하지 않게 된다. 또한 상기 축류블레이드(4)가 그리는 원을 상기 레디얼블레이드(2)가 그리는 원보다 작게 형성함으로써, 후술하는 실시예에서와 같이 모터의 회전자 또는 다른 구성 부품에 장착하는 경우 장착을 더욱 편리하게 하는 것도 가능하다.

도 3에는 본 발명에 의한 냉각팬 어셈블리가 모터의 회전자(rotor)에 구현된 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 냉각팬어셈블리(A)가 모터의 회전자(R)의 전면에 장착되어 있음을 알 수 있다. 상기 회전자(R)는 모터의 고정자와의 관계에서 전원의 인가에 따라서 형성되는 자기장에 의하여 회전하는 것으로 그 자체의 구성 및 원리는 이미 공지된 것이어서 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 상기 회전축(20)은 허브(10)를 관통한 상태로 결합되어 있어서, 허브(10)와 회전축(20)은 같이 연동하게 될 것이다. 상기 허브(10)의 전면에는 레디얼블레이드(2)가 형성되고 있고, 그 이면에는 축류블레이드(4)가 설치되어 있는 구성은 상술한 바와 같다.

이와 같은 구성에서, 전원의 인가에 의하여 모터의 회전축(20)이 회전하게 되면, 냉각팬어셈블리(A)도 같이 회전하게 될 것이고, 레디얼블레이드(2) 및 축류블레이드(4)도 동시에 회전하게 될 것이다. 이러한 회전에 의하여, 회전축(20)의 외측(도면상 좌측)의 공기가 흡입되면서 상기 냉각팬어셈블리(A)의 내부로 공기가 유입된다. 이렇게 유입되는 공기의 일부는 상기 레디얼블레이드(2)에 의하여 반경(radial) 방향으로 흐르는 에어플로를 형성하게 되고, 공기의 다른 일부는 축류블레이드(4)에 의하여 축방향으로 우측을 향하는 에어플로를 형성하게 된다. 그리고 이렇게 형성되는 주로 2 방향의 공기의 흐름은 로터(R)의 외측 부분과 로터(R)의 내측부분을 각각 냉각시키게 되고, 이러한 공기의 흐름은 도 4에 도시되어 있다.

그리고 본 발명의 냉각팬에 의하여 형성되는 공기의 흐름은 각각의 블레이드(2,4)의 형상 및 각도 등을 변경함으로써 배출되는 공기의 방향 및 세기 등을 조절할 수 있음은 당연하다고 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 하나의 회전축의 회전에 의하여, 레디얼블레이드(2)와 축류블레이드(4)가 동시에 회전할 수 있도록 구성하는 것을 기본적인 기술적 주제로 하고 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그리고 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것임도 자명하다고 할 것이다.

2 ..... 레디얼블레이드 4 ..... 축류블레이드
10 ..... 허브 12 ..... 쉬라우드
14 .....가이드 16 ..... 보스
20 ..... 회전축 A ..... 냉각팬 어셈블리
R ..... 회전자

Claims (6)

1. 회전축이 끼워져 연동할 수 있는 원판상의 허브와;
   상기 허브의 일측면에 형성되고, 반경방향으로 에어플로를 형성하는 다수개의 레디얼블레이드;
   상기 허브의 타측면에 형성되어 축방향의 에어플로를 형성하는 다수개의 축류블레이드; 그리고
   상기 축류블레이드의 외측을 둘러싸는 원통형상의 가이드를 더 포함하여 구성되는 냉각팬.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 허브, 레디얼블레이드, 그리고 축류블레이드는 일체로 형성되는 냉각팬.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 축류블레이드는 레디얼블레이드 보다 반경 방향의 내측에 배열되는 냉각팬.
   
4. 삭제
5. 회전축과;
   상기 회전축에 설치되어, 고정자에서 발생하는 자기장에 의하여 회전축과 같이 회전하는 로터;
   상기 로터의 전방에서 상기 회전축에 끼워져 연동하는 허브와;
   상기 허브의 전면에 형성되고, 반경방향으로 에어플로를 형성하는 다수개의 레디얼블레이드;
   상기 허브에서 로터측에 구비되고, 축방향의 에어플로를 형성하는 다수개의 축류블레이드; 그리고
   상기 축류블레이드의 외측을 둘러싸는 원통형상의 가이드를 더 포함하여 구성되는 냉각팬.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 허브, 레디얼블레이드, 그리고 축류블레이드는 일체로 형성되는 모터 회전자 어셈블리.

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